Voor het eerst slaagden Duitse fysici erin om met lasers foto’s van een draaiende molecule te maken. Die plakten ze aan elkaar tot een filmpje.
Moleculen zitten niet stil; ze trillen en draaien rond hun eigen as. ‘In de moleculaire fysica is het al lang een droom om on die ultrasnelle bewegingen in beeld te brengen’, zegt fysicus Jochen Küpper. Maar het filmen is allesbehalve eenvoudig. Küpper en zijn collega’s gebruikten drie lasers om een molecule carbonylsulfide te filmen. Twee daarvan waren infraroodlasers, waarmee ze twee moleculen synchroon lieten draaien. De derde laser legde de positie van de moleculen vast met een foto.
Fatale foto
De derde laser nam een foto om de 0,2 biljoenste van een seconde. Eén volledige omwenteling duurt slechts 82 miljoenste van een seconde, of 0,000 000 000 082 seconden. De moleculen zelf zitten wellicht niet op hun portret te wachten; de laser vernietigt hen tijdens het nemen van de foto. Daardoor moesten de wetenschappers het experiment opnieuw starten voor elke foto. Dat was 651 keer in totaal.
Verschillende posen in één shot
De foto’s plakten ze samen tot een filmpje dat 1,5 omwenteling van het molecuul toont. ‘Die beweging kan je niet verglijken met bijvoorbeeld een draaiende stok. Omdat de moleculen zo klein zijn, gedragen anders dan alledaagse voorwerpen. Hun bewegingen worden beheerst door de wetten van de kwantummechanica. Daardoor kan je de positie van de molecule op een bepaald moment niet nauwkeurig bepalen. Je kan alleen de kans bepalen dat hij op een bepaald moment een bepaalde ruimte inneemt’, zegt Küpper. Die onzekerheid zie je terug in het filmpje. Zo legde het niet de exacte richting vast die de molecule uitwijst, maar de verschillende richtingen die het uit zou kunnen wijzen.
