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Forscher: Laserstrahlen können zwei nackte Atomkerne zusammenhalten

Kanadische Wissenschaftler haben durch Computersimulationen herausgefunden, dass Laserstrahlen zweiatomige Moleküle ohne jegliche Elektronen zusammenhalten können. Die Abstoßung der beiden positiv geladenen Atomkerne wird dabei durch eine geschickte Anordnung der Laserstrahlen ausgeglichen. Das so gebildete „Molekül“ ist allerdings nicht stabil, sondern zerfällt in einem Sekundenbruchteil. Darüber berichten die Forscher in dem Fachblatt Physical Review Letters (Bd. 90, Artikel 243001).

Dass sich Atome trotz der elektrostatischen Abstoßung ihrer positiv geladenen Atomkerne zu Molekülen wie etwa Wasser zusammenfinden können, liegt an den Elektronen, welche die Kerne umkreisen. Diese schirmen die Ladung der Kerne ab, so dass sich ein stabiler Atomverband ausbilden kann. Sobald ein Molekül allerdings alle seine Elektronen verliert, sollten die Atomkerne aufgrund der Abstoßung voneinander wegfliegen.

Dem muss aber nicht so sein, sagt Misha Ivanov vom National Research Council von Kanada in Ottawa. Der Wissenschaftler hat mit Kollegen durch Computersimulationen herausgefunden, dass zwei starke Laserstrahlen ein Proton und ein Deuteron ? einen Atomkern aus einem Proton und einem Neutron ? für kurze Zeit in einem elektronenlosen Molekülverband zusammenhalten können.

Damit dies gelingt, müssen die Laserstrahlen die Abstoßungskräfte zwischen den beiden Kernen ausgleichen. Ivanovs Simulationen zeigen, dass dies durch zwei unterschiedlich polarisierte Laserstrahlen möglich ist, deren Frequenzen keine Vielfachen voneinander sind. Dann gelingt es, das Proton für wenige Sekundenbruchteile auf eine zylinderförmige Bahn um das Deuteron zu zwingen.

Nach einer Zeitspanne von nur etwa einhundert Femtosekunden – einem Zehntel einer Billionstel Sekunde – bricht der Molekülverband allerdings auseinander. Spekulationen zu Folge könnte es allerdings möglich sein, die Atomkerne während dieser kurzen Zeit mit einem dritten Laserstrahl aufeinandertreffen zu lassen. Vielleicht würde dies sogar eine Kernfusion der beiden Kerne einleiten. Die Forscher hoffen nun, ihre Theorie schon bald mit einer neuen, extrem starken Laserquelle in Montreal überprüfen zu können.

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Stefan Maier
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