Doppelt exotische Atome


Bild: LHC Genf
Bild: LHC Genf
CERN-Forscher haben Atome erzeugt, in denen weder Protonen noch Elektronen umeinanderkreisen. Das soll die Eigenschaften von Atomkernen verstehen helfen.

Von Dirk Eidemüller | Spektrum.de

Bei normalen Atomen umkreist ein Elektron einen Atomkern, der seinerseits aus Protonen und Neutronen besteht. Bei exotischen Atomen hingegen ist das Elektron durch ein anderes Teilchen ausgetauscht. Ersetzt man etwa bei Wasserstoff das Elektron durch sein schweres Schwesterteilchen, das Myon, so entsteht „myonischer Wasserstoff“. Mit solchen exotischen Atomen, die aber allesamt sehr kurzlebig sind, lassen sich etwa die Durchmesser von Wasserstoffkernen besser bestimmen als mit gewöhnlichen Atomen.Eine Besonderheit stellen doppelt exotische Atome dar: Bei ihnen ist nicht nur das Elektron, sondern auch der Atomkern durch ein anderes Teilchen ersetzt. Solche doppelt exotischen Atome sind zwar schwer herzustellen und nachzuweisen und noch dazu äußerst kurzlebig. Trotzdem stehen sie schon lange auf der Wunschliste einiger Forscher. Denn sie erlauben die Messung physikalischer Eigenschaften, die man aus der Theorie nicht mathematisch ableiten kann. Die Theorie, die die Kräfte von Kernmaterie beschreibt, besitzt nämlich eine entscheidende Schwierigkeit, die andere physikalische Theorien nicht aufweisen: Bei niedrigen Energien führt sie zu unendlich vielen Termen, die keinen klar bestimmbaren Wert ergeben. Nur Messungen können den Wissenschaftlern Aufschluss darüber geben, wie sich Kernmaterie unter solchen Bedingungen verhält.

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