Amsterdam (NL) – Natuurkundigen kunnen een elektron in een baan van één micrometer rond de atoomkern brengen.


Een lithiumatoom is normaal ongeveer 10^-10 meter groot. Onderzoekers van het FOM-Instituut voor Atoom en Molecuulfysica (AMOLF) brachten een elektron in een baan van één micrometer (10^-10-6 meter). Dit is de grootte van een bacterie. Ondanks de grote afstand hoort het elektron nog steeds bij het atoom.
Door energie, bijvoorbeeld in de vorm van licht, aan een atoom aan te bieden, gaan elektronen in ruimere banen zitten. Dit heet het aanslaan van het elektron. Als je maar genoeg energie toevoegt, ontsnapt het elektron zelfs aan de atoomkern en ioniseert het atoom.

Boven: De microgolfpuls met duidelijk zichtbaar de twee helften.
Onder: Elektronbaan wordt steeds groter.

Extreem korte energiegolven (microgolfpulsen) zien er, zoals het plaatje duidelijk maakt, uit als twee halve pulsen. De eerste helft is een korte piek met een positieve energie en de tweede helft is een lange uitloop met negatieve energie. Stel nu dat we zo’n microgolfpuls op een atoom afvuren. De eerste halve golf ioniseert het atoom zo snel, dat het elektron al is vertrokken wanneer het tweede gedeelte aankomt. De AMOLF-onderzoekers ontdekten dat dit niet altijd het geval is. Zij sloegen eerst een elektron in een lithiumatoom aan en stuurden daarna pas een microgolfpuls er op af. Er trad nu geen ionisatie op. Het elektron bleef in een grote baan om de kern draaien.
De verklaring voor de grote baan is de tweede halve golf. De eerste helft geeft het elektron een klap, waardoor het van de kern wegspoedt. De tweede halve golf remt het elektron weer af. Hierdoor eindigt het elektron op een afstand van één micrometer van de kern maar behoudt hiermee wel contact. Banen van deze afmeting komen in de natuur nauwelijks voor.

Marijn Sandtke