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Einer Forschergruppe am MIT ist ein außergewöhnlicher Durchbruch gelungen: Erstmals konnten sie direkt das kurzzeitige Eindringen von Elektronen in den Kern eines Radiumatoms beobachten und dessen magnetische Struktur präzise kartieren. Diese Entdeckung schafft neue Einblicke in die fundamentalen Eigenschaften von Atomen und die Kräfte, die Materie und Antimaterie voneinander unterscheiden.
Experiment mit Radium-Monofluorid
Um diese Effekte zu messen, verbanden die Wissenschaftler ein Radiumatom mit einem Fluoratom und erhielten die Molekülstruktur Radium-Monofluorid. Im Vakuum und unter Laserbestrahlung erzeugten sie ein elektrisches Feld, das weit stärker war als alle bisher erzeugten Laborfelder. Dabei beobachteten sie kleine energetische Verschiebungen, die darauf schließen lassen, dass Elektronen für kurze Momente ins Innere des Atoms gelangen.
Besonders Radium ist für solche Experimente prädestiniert, da sein Atomkern eine asymmetrische, birnenförmige Struktur besitzt und der elektrische Dipolmoment des Atoms extrem verstärkt ist. Die Molekülstruktur fungierte wie ein Teilchenbeschleuniger im Miniaturformat und schuf optimale Bedingungen zur Untersuchung des Atomkerns.
Bedeutung für die Physik: Materiemacht und Symmetriebrüche
Die erzielten Messwerte eröffnen neue Wege zum Verständnis sogenannter Symmetrieverletzungen – Abweichungen von der Standardmodell-Physik, die damit zusammenhängen, warum im Universum Materie dominanter ist als Antimaterie. Die Wissenschaftler nutzen diese Daten, um besser zu erforschen, wie grundlegende Naturgesetze im Detail wirken und warum die Welt nach bestimmten Prinzipien strukturiert ist.
Weitere Schritte und Ausblick
Der nächste Schritt für das Team ist die Abkühlung und Ausrichtung der Moleküle, um noch detailliertere Karten der Kernstruktur erstellen und subtile Effekte aufdecken zu können. Die Technik ist wegweisend: Mit molekularen Experimenten solcher Art lassen sich künftig noch komplexere Kernstrukturen, Wechselwirkungen und fundamentale physikalische Phänomene untersuchen.
