Rydberg-Atome

Rydberg-Atome

 

['ryːdbærj-; nach J. R. Rydberg], Atome in hochangeregten Zuständen (Rydberg-Zustände), d. h. mit einem Hüllenelektron in einem sehr hohen Energieniveau. Rydberg-Atome wurden zuerst radioastronomisch in der interstellaren Materie entdeckt und in Zuständen mit Hauptquantenzahlen bis zu n = 350 nachgewiesen. Rydberg-Atome haben ungewöhnliche Eigenschaften. Sie sind etwa hunderttausendmal größer als gewöhnliche Atome (mittlerer Durchmesser bis zu 0,01 mm, auch »Riesenatome« genannt) und weisen relativ lange Lebensdauern auf, üblicherweise zwischen 1 ms und 1 s (die Lebensdauern niedrig angeregter Atome betragen meist weniger als 10^-7 s). - Bei Laborexperimenten (n zwischen 10 und 100) können Rydberg-Atome aus den Atomen im Grundzustand durch (mehrstufige) optische Anregung mit intensiven abstimmbaren Lasern erzeugt werden. Da das angeregte Elektron nur noch locker an das Atom gebunden ist, kann das Rydberg-Atom schon durch eine Energiezufuhr von wenigen Millielektronvolt ionisiert werden, z. B. durch elektrische Felder oder durch Bewegung in einem Magnetfeld. Dies macht die Rydberg-Atome für optisches Isotopentrennverfahren mit Lasern und für die Erzeugung heißer Fusionsplasmen interessant. Darüber eröffnen Rydberg-Zustände hochionisierter Teilchen eventuell eine Möglichkeit für den Bau eines Röntgenlasers.