Elektronen onder huisarrest

Tijdens het ionisatieproces worden een of meerdere elektronen weggenomen of toegevoegd aan een atoom, waardoor dit respectievelijk een positieve of negatieve elektrische lading krijgt. Als een elektron wordt losgerukt – meestal als gevolg van een welgemikt energiepakketje, bijvoorbeeld met laserlicht – dan gaat het verder als vrij en ongebonden elektron.

Een halve eeuw geleden speelden fysici voor het eerst met het idee om een nieuwe toestand tussen ‘gebonden’ en ‘vrij’ te creëren. Op papier hadden ze immers aangetoond dat elektronen inderdaad uit het elektrische veld van het atoom kunnen worden bevrijd, zonder daarna te worden weggekatapulteerd. De demonstratie in het lab bleek echter een ander paar mouwen.

Nu pas zijn Duitse en Zwitserse natuurkundigen erin geslaagd de elektronische tussentoestand ook daadwerkelijk experimenteel aan te tonen. Met fijn afgestelde laserbundels konden ze de elektronen uit de buitenste schil van diverse atomen eerst bevrijden, om ze vervolgens vast te houden in de buurt van de geïoniseerde atomen.

De atomen in de tussentoestand bleken bovendien andere eigenschappen te hebben dan de niet-aangeslagen of geëxciteerde atomen. Bijvoorbeeld op het vlak van de diffractie en de absorptie van (licht)stralen. De nieuwe kennis kan fysici zo helpen om de voortplanting van intens laserlicht doorheen gassen (zoals lucht) beter te begrijpen.