Kölner Forscher haben zum ersten Mal eine ultrakalte Ionenfalle benutzt, um die Fingerabdrücke eines Moleküls im Terahertz-Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu untersuchen. Die für das astrophysikalisch wichtige Molekül H2D+ demonstrierten Resultate ermöglichen nun die Suche nach dessen Fingerabdrücken im Weltall mit den neuesten boden- und luftgestützten Teleskopen, wie z.B. APEX und SOFIA.

Alle Moleküle haben charakteristische Fingerabdrücke im elektromagnetischen Spektrum, mit denen sie eindeutig identifiziert werden können, sogar wenn sie Lichtjahre weit von uns entfernt sind. In den letzten Jahren suchen Forscher im Labor verstärkt  nach diesen eindeutigen Kennzeichen der Moleküle im schwer zugänglichen Terahertz-Bereich (1 THz sind Millionen Millionen Schwingungen pro Sekunde), wo viele Fingerabdrücke von kleinen und biegsamen Molekülen zu finden sind.

Durch eine Kombination von neuesten Technologien haben nun Kölner Forscher zum ersten Mal diese THz-Fingerabdrücke von nur einer Handvoll in einer Ionenfalle gespeicherten Ionen detektiert. In dem Experiment wurden einige Hundert H2D+ Ionen in einer Ionenfalle festgehalten und mit einer THz-Quelle bestrahlt. Die hohe spektrale Reinheit der Quelle und die Kühlung der Ionen bis nahe an den absoluten Temperaturnullpunkt erlaubte es das Messergebnis auf 8 Stellen genau zu bestimmen (das ist so genau als wollte man die Länge eines Fußballfeldes auf ein Vierzigstel Haarbreit genau messen).

Die durch die Labormessungen möglich gewordene astronomische Beobachtung wird weitreichende Konsequenzen haben, wie z.B. die Erforschung der kältesten Regionen im Weltall und die Bestimmung der Molekülzustände des Wasserstoffs, des häufigsten Moleküls im Weltall. Letztendlich hofft man mit Hilfe dieser Resultate Hinweise darauf zu finden, wie das Wasser auf die Erde kam, und wo die ersten Lebensbausteine entstanden sind.

Bei Rückfragen:

Dr. Oskar Asvany,
I. Physikalisches Institut, Universität zu Köln,
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