Ontsnappende elektronen op heterdaad betrapt

Voor het eerst hebben wetenschappers direct waargenomen hoe een elektron de veilige omgeving van een atoom verlaat en een vrij elektron wordt. Dit is de eerste stap naar het controleren van elektronen in atomen en moleculen. 

Elektron ontsnapt uit atoom.
Elektron ontsnapt uit atoom. Een lichtstraal (blauwe stippellijn) raakt een atoom (witte cirkel met groene atoomkern) en geeft een elektron een trap (paarse stippellijn). De rode laserlichtgolven vangen de informatie over de snelheid en beweegrichting van het elektron, die onderzoekers kunnen bekijken. Bron: Robert Jones, University of Virginia

Als ze genoeg energie hebben, kunnen elektronen ontsnappen uit een atoom. Dit losbreken gaat zo snel, dat het nog nooit direct was waargenomen. Amerikaanse onderzoekers hebben daar verandering in gebracht. Dat deden ze door met een bundel laserlicht op een gas te schijnen. Het laserlicht gaf een aantal elektronen die gebonden waren aan gasatomen genoeg energie om in een fractie van een seconde aan de aantrekkingskracht van hun atoomkern te ontsnappen. Eveneens met behulp van een laser maakten de onderzoekers een soort snapshots van de elektronen terwijl ze zich razendsnel losmaakten. De wetenschappers publiceerden hun resultaten 2 oktober in Nature Physics.

Losbreken

‘Een elektron maakt zich in slechts een biljardste van een seconde los van een atoom als hij een energierijke ‘trap’ krijgt van het laserlicht’, vertelt Robert Jones van de University of Virginia. Het laserlicht dat de atomen in het gas omringt terwijl een elektron losbreekt, bevat informatie over de snelheid en richting waarmee het elektron beweegt. De techniek die de onderzoekers gebruikten om het gedrag van elektronen te bestuderen heet RABBITT (Reconstruction of Attosecond Beating By Interfering Two-photon Transitions).

Deze techniek bestaat al bijna 15 jaar, maar was nooit nauwkeurig genoeg om te zien wat er gebeurde terwijl het elektron losbreekt. De Amerikaanse onderzoekers verfijnde de techniek. Jones: ‘We kunnen nu momentopnamen maken van het korte moment dat het elektron energie heeft, maar zich nog vlakbij de atoomkern bevindt.’ De vernieuwde techniek noemen ze RABBITT+.

Attoseconden

Dichtbij de atoomkern gedragen de negatief geladen elektronen zich anders dan wanneer ze vrij rond kunnen bewegen. Dat komt doordat ze daar aantrekkende kracht voelen van de positief geladen atoomkern en de afstotende kracht van andere elektronen. Het onderzoek van de Amerikanen laat voor het eerst zien hoe een elektron in enkele attoseconden (triljoensten van een seconde) een aantal keer van snelheid verandert voordat hij losbreekt.

De onderzoekers hebben hun techniek toegepast op atomen helium-, neon- en argongas, maar schrijven in hun artikel dat het ook mogelijk is met moleculen. ‘Door meerdere snapshots te nemen van moleculen, kun je een moleculaire film maken van razendsnelle veranderingen in moleculen, bijvoorbeeld tijdens chemische reacties’, mailt Jones. ‘En in de toekomst kunnen we die veranderingen misschien wel aansturen met lasers, om bijvoorbeeld chemische reacties efficiënter te laten verlopen.’

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

Over de auteur

Dorine Schenk

Dorine Schenk is freelance wetenschapsjournalist voor o.a. NRC en New Scientist. Ze studeerde (astro-)deeltjesfysica aan de Universiteit van Amsterdam. Daarnaast houdt ze van hardlopen. Volg haar op Twitter via @dorineschenk.



9 Reacties

  • Ron

    | Beantwoorden

    Fascinerend dat je eindelijk die elektronen een beetje kunt volgen als ze het atoom verlaten, maar wat vinden de positronen nou hier allemaal van?

    • Marcus Antonius

      | Beantwoorden

      De positronen staan hier positief tegenover, net als de protonen. Daarentegen boeit het de neutronen niets.

      Ik denk dat dat de lading wel dekt.

  • buurtsalon

    | Beantwoorden

    Wat heet ‘voor het eerst’?
    De ‘snapshots” alias ‘moleculaire film’ vereijzen naar ren een STRIP (comic) alias FRIES (volksnaam) alias een DOORLOPEND VERHAAL, een nevrr ending story en die zie je in de drie ‘LAMMETJES luteoline, quercetine en rutine, die een ‘tweeling’ (racemaat en twitterion) baart. En hiermee hebben we de MAT die helixt in MIJTER, een vijfhoek alias vijfster, die verdubbeld een TIENKANT met hierin een hexa, een penta en het ‘verloren driehoekje’ oplevert. Deze kennis, die ook verweven zit in het Jezusverhaal, bewijst dat het bij het christelijke motief van de SLANG om de Engelse betekenis ervan gaat: DIALECT. Na zoveel eeuwen TORA

  • buurtsalon

    | Beantwoorden

    Vervolg:
    Na zoveel eeuwen TORA verandert het dialect deze tekst in de BIJBEL, waardoor uiteindelijk uit religieuze teksten natuurwetenschappelijke inhouden te traceren zijn.
    Schenk schrijft over een techniek die al 15 (!) Jaar oud is, maar nooit ‘nauwkeurig genoeg’ gezien. Flauwekul, deze mannelijke onderzoekers hebben mijn werk gejat, dat ik ontleende aan Goropius Becanus’ universele klankhelix (Lauthelix, soundhelix), waarvoor de Philipps-Universitaet Marburg 671 en in 2017 nog eens 58 miljoen euro verwierf, waarvan 14,6 miljoen voor een onderzoek van microbiologen (Marburg) en THEOLOGEN (Fulda).
    Becanus ontleende zijn theorie van de klankverschuiving aan de Orfische Theologie van de VROEDVROUWEN alias het MATRIARCHAAT. Het is dan ook geen toeval dat het project nu RABBIT wordt genoemd, want ook afkortingen spelen een rol in de klankhelix, waarmee we de TIJD en dus vierde dimensie ZICHTBAAR kunnen maken door het verleden te reconstrueren en de toekomst te spellen en dus te voorspellen. En dat bewijst dat deze onderzoekers nog steeds geen SNARS hebben begrepen van wat ze menen zelf te hebben ontdekt. De TRAP die ze nog na krijgen, mag dan ook geen naam hebben!

  • Jan

    | Beantwoorden

    Na het lezen van bovenstaande vraag ik me af wat ik hiermee moet?

  • buurtsalon

    | Beantwoorden

    Nadenken, Jan, en alles lezen wat de buurtsalon alias ‘je naasten die ‘buurten’ (praten)’ te berichten hebben over het plagiaat van hedendaagse ‘wetenschappers’ die zich de kennis van het matriarchaat wil toe-eigenen.

  • Johan

    | Beantwoorden

    Tja leuk allemaal , heel boeiend , top , geweldig , en zo ! Maar zodra je snap is alles simpel ! Er is niets moeilijk , op het uitvoeren na

  • Johan

    | Beantwoorden

    Kunnen we niet op lagere school beginnen met dit simpel gedoe ! Zo van het begon met een piep klein deeltje , ja kinderen een heleboel zelfs ! Die verstopte zich achter iets andere deeltjes , en de wetenschapper die alles in elkaar heeft gebouwd kennen we niet , dus noemen we die god , verder weten we niets van hem ! Net als fruitvliegjes in een zak , en afvragen wie die heeft gemaakt ! Nou die gene is weg ! Bezig met andere dingen ! 1 dag voor hem is mijoenen jaren voor mensheid ! Dus kijk maar wat je er van bakt

  • Jan Neve

    | Beantwoorden

    Hier krijg je als je zo lult vreselijke pijn in je nek van.
    Dit is wat voor een oud idee van H.Z en mij namelijk de Spiegelogie.
    Dat betekent dat je de fouten die je maakt in een spiegel ziet.
    Op een gegeven moment als je goed je best doet dan wordt de spiegel helder.
    En dan begint alles weer opnieuw net zolang dat ook de spiegel verdwijnt.
    Het is ook mogelijk dat als iemand een Vampier is dat hij in principe zonder fouten is.
    Maar nu begin ik ook weer pijn in mijn nek te krijgen.
    Welterusten lieve mensen en snurk niet.

Plaats een reactie