Elemente: Unerklärliche Gesetzmäßigkeit entdeckt


Mysteriöse Übereinstimmung: Forscher haben eine bislang unerklärliche Verbindung zwischen den Spektrallinien aller Elemente und einer entscheidenden Phase des frühen Kosmos entdeckt. Denn trägt man die Spektren des gesamten Periodensystems in ein Diagramm ein, ergibt sich eine Kurve, die der sogenannten Schwarzkörperstrahlung bei 9.000 Kelvin entspricht – exakt der Temperatur, bei der Materie und Strahlung im frühen Kosmos noch im Gleichgewicht standen.

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Spektrallinien von Stickstoff, Kohlenstoff und Iridium. Die Gesamtheit aller Elementspektren folgt einer selbst für Physiker überraschenden Gesetzmäßigkeit. © gemeinfrei

Wenn Atome durch Hitze oder Strahlung angeregt werden, geben sie Energie in Form bestimmter, eng abgegrenzter Lichtwellenlängen ab – die Spektrallinien. Die Anordnung und Zahl dieser Linien im Lichtspektrum sind für jedes Element so einzigartig wie ein Fingerabdruck. Denn wie der dänische Physiker Niels Bohr vor gut 100 Jahren erkannte, bestimmen die Struktur der Atomhülle und die energetischen Zustände der Elektronen darin das Spektrum jedes Elements. So weit, so bekannt.

Verblüffende Übereinstimmung mit der Planck-Verteilung

Doch jetzt haben Physiker um Erstautor Tim Richardt und Teamleiter Alexander Szameit von der Universität Rostock eine überraschende und völlig unerwartete Gesetzmäßigkeit in den Spektrallinien der chemische Elemente entdeckt. Für ihre Studie hatten sie einen zentralen Katalog aller rund 250.000 bisher bekannten Spektrallinien ausgewertet und die Linien aller neutralen Atome nach Wellenlänge verteilt in ein gemeinsames Diagramm eingetragen.

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