Nijmegen (NL) – Een snelle camera brengt rondvliegende atomen in beeld.


Natuurkundigen van de Katholieke Universiteit Nijmegen ontwikkelden samen met het Amsterdamse instituut voor Atoom en Molecuul Fysica een supersnelle camera die de beweging van atomen kan fotograferen en daarmee de samenstelling van een gas verraadt.
Om de samenstelling van een gas te bepalen, bestaan er verschillende technieken. Nijmeegse natuurkundigen uit de groep van Wim van der Zande en David Parker gebruiken hier een laserbundel voor. Laserlicht dat op het gasmengsel gericht wordt, zorgt ervoor dat de gasmoleculen uit elkaar vallen in afzonderlijke atomen. Deze atomen botsen met een fluorescerend scherm, waar de botsingen lichtpuntjes veroorzaken. Met behulp van een ccd-camera – een camera die licht omzet in elektrische signalen – maken de onderzoekers opnamen van de lichtpuntjes. Omdat de snelheid van een atoom afhankelijk is van zijn massa en lading, is de samenstelling van het gasmolecuul te achterhalen door de aankomsttijd van de verschillende deeltjes te meten.
De Nijmeegse en Amsterdamse natuurkundigen konden tot op heden per laserpuls maar één soort atoom tegelijk identificeren. Onlangs hebben zij echter de meettechniek uitgebreid. Ze kunnen nu vaker meten – tot een miljard keer per seconde – en maken hierdoor met één laserpuls meteen plaatjes van alle verschillende atoomsoorten.
Met hun meettechniek willen de natuurkundigen onder andere processen in de atmosfeer analyseren. Ozon in de atmosfeer verandert onder invloed van uv-licht niet alleen in neutrale zuurstofmoleculen, maar ook in verschillende schadelijke bijproducten. Eén van deze producten is een zuurstofmolecuul dat wat extra energie heeft. Dit reactieve deeltje reageert met waterstof tot hydroxide. In atmosfeermodellen hield men tot op heden geen rekening met deze deeltjes. De nieuwe camera kan deze reactie op de voet volgen en daarmee het ontstaan van de bijproducten in beeld brengen.

Sonja Jacobs