Für Präzisionsmessungen an DESYs Röntgenlaser FLASH bekommen fünf Forscher der Goethe-Universität in Frankfurt am Main den Helmholtz-Preis für Metrologie. Das Team um Atomphysiker Prof. Reinhard Dörner hat mit einer Spezialapparatur extrem schwach gebundene Helium-Moleküle untersucht. Dabei entdeckten die Wissenschaftler sogar ein vor 40 Jahren vorhergesagtes, bislang jedoch vergeblich gesuchtes Molekül aus drei Helium-Atomen. Der mit 20 000 Euro dotierte Helmholtz-Preis würdigt herausragende Leistungen in der Metrologie (Wissenschaft vom Messen) und wird alle drei Jahre vom unabhängigen Helmholtz-Fonds e.V. an europäische Forscher vergeben.

Das Edelgas Helium geht normalerweise keinerlei chemische Bindungen ein und kommt in Form einzelner Atome vor. Unter speziellen Voraussetzungen erlaubt die Quantenphysik jedoch die Bildung sehr schwach gebundener Heliummoleküle aus zwei oder sogar drei Atomen. Dörner und seine Kollegen Privatdozent Dr. Till Jahnke, Dr. Maksim Kunitzki,  Dr. Jörg Voigtsberger und Stefan Zeller ist es gelungen, mit Hilfe des an der Goethe-Universität entwickelten Reaktionsmikroskops COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) die winzige Bindungsenergie auf wenige von He₂-Molekülen Nano-Elektronenvolt (neV) genau zu messen.

Dazu beschossen die Forscher Helium mit dem intensiven Photonenstrahl von FLASH und bestimmten mit dem Reaktionsmikroskop Ort und Geschwindigkeit zerfallender Moleküle. Daraus ließ sich die ursprüngliche Bindungsenergie dieser Moleküle mit hoher Genauigkeit bestimmen. He₂-Moleküle sind demnach mit rund 152 neV etwa hundert millionenfach schwächer gebunden als beispielsweise ein Wassermolekül (H₂O). In der Experimentreihe konnten die Wissenschaftler im vergangenen Jahr auch die lang gesuchten Heliummoleküle aus drei Atomen (He₃) nachweisen, die bereits vor 40 Jahren vom russischen Theoretiker Vitaly Efimov vorhergesagt worden waren.

„Diese ausgezeichnete Arbeit ist ein herausragendes Beispiel für Höchstpräzisionsmessungen und zeigt das enorme Potenzial von DESYs Freie-Elektronen-Laser FLASH“, betont DESYs Forschungsdirektor für die Forschung mit Photonen, Prof. Edgar Weckert.

„Alle bisherigen Helmholtz-Preisträger haben mit ihren Arbeiten die Kunst des Messens nachhaltig vorangebracht, und viele zählen heute zu den renommiertesten Forschern in der Metrologie“, sagt Prof. Joachim Ullrich, Präsident der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und Vorsitzender des Helmholtz-Fonds. „Wir sind sicher, dass es auch diesmal so sein wird.“ Ebenfalls mit dem Helmholtz-Preis ausgezeichnet werden Forscher der Universität Cambridge für ihre in der DNA-Analytik bewährte Einzelmolekülmessung mit Nanoporen. Der Preis wird am 22. Juni 2016 in der PTB übergeben.



Homepage der Arbeitsgruppe Dörner: http://www.atom.uni-frankfurt.de/
Helmholtz-Preis: http://www.helmholtz-fonds.de/helmholtz-preis/