Deeltjesvertrager brengt gedrag van botsende moleculen gedetailleerd in beeld

Neutrale, ongeladen atomen en moleculen kunnen gecontroleerd worden afgeremd tot een ‘slakkengang’van dertig meter per seconde. Op die manier is veel nauwkeuriger te volgen wat er gebeurt wanneer ze botsen, zo schrijven Nijmeegse en Berlijnse onderzoekers in Science. De methode is onder meer te gebruiken om chemische reacties bij lage energie te onderzoeken.

Tot nu toe werden moleculaire botsingen vooral geobserveerd in deeltjesversnellers. Die werken met geladen deeltjes, en die deeltjes blijven bij de botsing niet heel.

Onder leiding van de hoogleraar Gerard Meijer hebben onderzoekers van het Institute for Molecules and Materials (IMM) in Nijmegen en het Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlijn nu een deetjesvertrager ontwikkeld. Door hoge elektrische velden op het juiste moment aan en uit te schakelen, kan deze de snelheid van neutrale moleculen laten variëren tussen 600 en 30 meter per seconde. Daarbij is de spreiding in de snelheden extreem klein.

Om de nieuwe methode te demonstreren hebben de onderzoekers xenonatomen laten botsen op OH-moleculen. Die laatsten gaan door zo’n botsing soms draaien. Hoe groot die kans is en hoe snel de draaiing, hangt af van de beschikbare botsingsenergie. De kwantumstructuur van de moleculen laat echter maar een paar draaiingssnelheden toe. Door te meten bij zeer lage botsingsenergieën, zijn die kwantumstructuren voor het eerst duidelijk zichtbaar te maken.

Voorlopig lijken de experimenten Gerrit Groenenboom gelijk te geven. Deze kwantumchemicus, eveneens uit Nijmegen, heeft een theoretisch model opgesteld voor de fysica van het botsingsproces. Tot nu toe klopt dat aardig.

bron: RU Nijmegen