Der Kapitza-Dirac-Effekt wurde erstmals in voller zeitlicher Auflösung beobachtet. Vor über 90 Jahren erstmals postuliert, konnten Wissenschaftler nun an der Universität Frankfurt am Main in einem Experiment diese Feinheiten sichtbar machen. Elektronen verhalten sich wie Wellen, so wie Licht an einem Doppelspalt interagieren kann. Piotr Kapitza und Paul Dirac wiesen 1933 nach, dass Elektronen sogar von einer stehenden Lichtwelle abgelenkt werden, was zu Interferenzeffekten führt.
Ein Team aus Deutschland und China unter der Leitung von Professor Reinhard Dörner hat den Kapitza-Dirac-Effekt genutzt, um die zeitliche Evolution der Elektronenwellen, auch bekannt als quantenmechanische Phase der Elektronen, sichtbar zu machen. Die Forscher haben ihre Ergebnisse nun im Journal Science präsentiert. Das Experiment beinhaltete das Abschießen von ultrakurzen Laserpulsen auf Xenongas, die Elektronen ionisierten. Anschließend wurden weitere Laserpulse abgefeuert, um mit den freien Elektronen zu interagieren und die Wellenfunktion zu beobachten.
Die Anwendung des Kapitza-Dirac-Effekts eröffnet viele spannende Möglichkeiten in der Quantenphysik, einschließlich der Verfolgung der Transformation von Elektronen von quantenmechanischen zu normalen Teilchen und der Untersuchung der Verschränkung verschiedener Teilchen. Die erneute Überprüfung etablierter Theorien zeigt erneut, wie wertvoll solche Experimente sind. Alexander Hartung und Kang Lin spielten entscheidende Rollen bei der Entwicklung und Durchführung des Experiments, das eine neue Ära der Untersuchung elektrodynamischer Phänomene einläuten könnte.
