Wissenschaftler der Goethe-Universität Frankfurt und des Max-Planck-Instituts für Kernphysik haben die Quanten-Nullpunktbewegung in einem komplexen Molekül erstmals direkt sichtbar gemacht. Dieses Phänomen, bei dem Atome selbst bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt eine subtile Bewegung ausführen, ist ein direktes Resultat der Nullpunktenergie, einem Kernkonzept der Quantenmechanik.
Die Forschungsergebnisse wurden im August 2025 in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht. Das Team um Professor Till Jahnke nutzte die Technologie des European XFEL, einer Röntgenlaser-Einrichtung in Schenefeld bei Hamburg. Mittels ultrakurzer und intensiver Röntgenlaserpulse wurde das Molekül 2-Iodpyridin (C5H4IN) einer kontrollierten Explosion unterzogen, bekannt als „Coulomb-Explosion-Imaging“ (CEI). Bei diesem Verfahren werden dem Molekül Elektronen entzogen, was zu einer Abstoßung der positiv geladenen Atomrümpfe führt.
Die Analyse der entstehenden Molekülfragmente mit einem COLTRIMS-Reaktionsmikroskop ermöglichte die Rekonstruktion der ursprünglichen Molekülstruktur und die Erfassung der koordinierten Schwingungen der Atome. Dies liefert den ersten direkten Beweis für die theoretisch abgeleitete, gekoppelte Bewegung der Atome innerhalb von Molekülen, die als „ewiger Tanz“ bezeichnet wird. Die Beobachtung bestätigt, dass die Atome nicht isoliert schwingen, sondern in einer festen, gekoppelten Choreografie agieren.
Diese Erkenntnisse sind von großer Bedeutung für das grundlegende Verständnis der Quantenmechanik und eröffnen neue Wege für die Erforschung chemischer Reaktionen, insbesondere photochemischer Prozesse. Die Fähigkeit, solche Bewegungen mit einer Zeitauflösung von unter einer Femtosekunde zu erfassen, stellt einen bedeutenden Fortschritt in der molekularen Bildgebung dar. Die internationale Zusammenarbeit unterstreicht die Wichtigkeit solcher Kooperationen für wissenschaftliche Durchbrüche und vertieft unser Verständnis der fundamentalen Bausteine der Materie.