Physik in unserer Zeit

Kooperativ oder selbstbezogen – kann ein Elektron wählen?

Uwe Becker

Published Jan 1, 2009• 0 citations

Abstract

Abstract Das klassische Doppelspaltexperiment, das Thomas Young 1802 mit Licht ausführte, ist heute in vielen Varianten möglich. Zum Beispiel kann man als “Doppelspalt” die beiden Atome eines Moleküls verwenden, an denen Elektronen gestreut werden, die das Molekül selbst emittiert. Eine deutsch‐amerikanische Forschergruppe unter maßgeblicher Beteiligung des Fritz‐Haber‐Instituts in Berlin konnte jüngst zeigen, dass das Interferenzverhalten von der Energie der ausgesandten Elektronen abhängt. Ab einer kritischen Energie überlagert sich das gestreute Elektron nicht mehr mit seinem Nachbarelektron, sondern mit sich selbst.

DOI: 10.1002/piuz.200990012

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Streuexperimente

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Geht man davon aus, dass das Streuverhalten eines hochangeregten Atoms hauptsächlich durch die Wechselwirkung des quasi-freien Elektrons mit dem Target-Atom oder -Molekül bestimmt wird, so kann man erwarten, aus Streuexperimenten mit Rydberg-Atomen Informationen über den Wirkungsquerschnitt für Elektronenstreuung bei sehr niedrigen Energien zu gewinnen (DE PRUNELE und PASCALE 1979). Damit werden nun verschiedene Elektronen-Prozesse, die bei den sehr kleinen Energien bisher noch nicht mit freien Elektronen untersucht werden konnten, experimentell zugänglich. Doch zuerst muss das Modell vom quasi-freien Elektron im Rydberg-Atom selbst überprüft und sein Gültigkeitsbereich abgesteckt werden. Bis jetzt lässt sich nur feststellen, dass dieses Modell einige Aspekte der Streuung von Rydberg-Atomen zufriedenstellend beschreibt (MATSUZAWA 1980).

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Fermi‐Flüssigkeiten aus stark korrelierten Elektronen

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Elektronen‐Interferometrie

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t o R a n g , Mosbach und Mannheim Wenn man bedenkt, daB die Wellenlange der im Vbermikroskop verwendeten Elektronenstrahlung nur rund A betragt, so nimmt es nicht weiter Wunder, daB bis heute trotz des weitgehenden experimentellen Ausbaus der Elektronenoptik fast nichts von einer systematischen Interferometrie mit Hilfe von Elektronenwellen bekannt wurde.Unter Interferometrie sei dabei ganz allgemein die Beschaftigung mit Interferenz-Strahlgangen verstanden und nicht nur die MeBkunst, die sich den physikalischen Vorgang der Interferenz technisch zunutze macht.Denn eine technische Anwendung der Elektronen-Interferenzen liegt, wie man aus dem folgenden erkennen wird, noch in weiter Ferne, sodaB man zunaichst zufrieden ist, iiberhaupt Interferenzphanomene von Elektronenwellen beobachten, hervorrufen und deuten zu konnen.Dazu allerdings sind durch die technischen Fortschritte des letzten Jahrzehnts in der Elektronenoptik und insbesondere in der Elektronenmikroskopie alle Voraussetzungen gegeben.Zur Wellennatur des Elektrons findet man in den Lehrbiichern der Physik zwei klassische Experimente angefiihrt.Das erste ist die auf D a v i ss o n und G e r m e r sowie T h o m s o n und R e i d zurkkgehende Kristallgitter-Beugung (Abb.l), das zweite ist die wegen ihrer Anschaulichkeit be-Abb.1: Ausschnitt aus einem neueren Elektronen-Beugungsdiagramm, entstanden bei Durchstrahlung eines dlinnen.stark gebogenen Glimmer-Einkristalls. (7 cm entsprechen einem Ablenkwinkel von 10) sonders eindrucksvolle, erstmals von B o e r s c h veroffentlichte Beobachtung der Fresnel'schen Kantenbeugung mittels Elektronen (Abb.2).Wohl besteht zwischen beiden Experimenten ein Unterschied insofern, als die Elektronenwellen im ersten Fall durch das Kristallgitter im Innern eines Objektes beeinfluBt werden, im zweiten Fall dagegen durch die PuBere Objektkante; gemeinsam ist aber die Tatsache, da8 nur Strahlen miteinander interferieren, die an sehr nahe beieinander liegenden Stellen des Objektes gestreut worden sind.Man spricht unter diesen Umstanden in der

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