GRENOBLE / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein bahnbrechendes Experiment mit einem neu entwickelten Röntgen-Interferometer hat es Forschern ermöglicht, die Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit Atomkernen präzise zu vermessen. Diese Entdeckung könnte die Tür zu neuen Erkenntnissen in der Quantenmechanik öffnen und die Entwicklung fortschrittlicher Bildgebungstechnologien vorantreiben.
In einem bemerkenswerten Fortschritt haben Forscher der Universitäten Göttingen und Hamburg das weltweit kleinste Röntgen-Interferometer entwickelt, das auf dem Prinzip des Doppelspalt-Experiments basiert. Dieses Experiment, das als Herzstück der Quantenmechanik gilt, ermöglicht es, die Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit Atomkernen detailliert zu untersuchen. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Photonics veröffentlicht.
Das neue Interferometer, das an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle ESRF in Grenoble getestet wurde, nutzt die Brechung von Röntgenlicht, um Informationen über die atomare Struktur von Materialien zu gewinnen. Mit einer Spaltbreite von nur 50 Nanometern, etwa einem Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haares, ist es das kleinste seiner Art. Diese Präzision ermöglicht es, die Brechung von Röntgenstrahlen, die wesentlich kürzer als sichtbares Licht sind, genau zu messen.
Ein wesentlicher Aspekt des Experiments ist die Verwendung von einzelnen Photonen der Röntgenstrahlung, die gleichzeitig durch beide Spalte des Interferometers passieren. In einem der Spalte interagieren die Photonen mit den Atomkernen des Eisen-Isotops 57Fe, was charakteristische Muster erzeugt, aus denen die Stärke der Lichtbrechung abgeleitet werden kann. Diese Methode eröffnet neue Möglichkeiten, die atomaren Resonanzen und die Anordnung der Atome in Materie zu verstehen.
Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologie sind vielfältig. Sie könnte die Röntgen-Phasenkontrast-Bildgebung revolutionieren, indem sie detailreiche 3D-Bilder von biologischen Proben liefert, ohne diese zu beschädigen. Darüber hinaus bietet sie eine Grundlage, um den Brechungsindex verschiedener Elemente für Röntgenstrahlung systematisch zu vermessen. In Zukunft könnten integrierte optische Schaltkreise für Röntgenstrahlung entwickelt werden, was die Möglichkeiten in der Materialforschung und medizinischen Bildgebung erheblich erweitern könnte.
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