Prof. Dr. Hans Jakob Wörner ETHZ Elektronen in Bewegung: Vom Quantenphänomen zur chemischen Reaktion Donnerstag 29. Oktober 2026, um 19:30 Uhr (in knapp zwei Wochen) ETH Hauptgebäude Hörsaal HG D1.1, Rämistrasse 101 und Live Stream über Zoom (Link via e-Mail)

Symbolische Darstellung eines Wasserstrahls, der von einem Laserpuls beleuchtet wird (Bild ETHZ)

Elektronen beginnen sich umzuverteilen, Atomkerne setzen sich in Bewegung, und eine chemische Reaktion kann ihren Anfang nehmen. Die ersten Schritte spielen sich auf unvorstellbar kurzen Zeitskalen ab: Eine Attosekunde ist ein Milliardstel einer Milliardstelsekunde. Mit ultrakurzen Licht- und Röntgenpulsen lassen sich diese Vorgänge heute experimentell verfolgen.

Der Vortrag führt in die Attosekundenspektroskopie ein und zeigt anhand neuer Experimente, wie stark Elektronen- und Kernbewegung aneinander gekoppelt sind. In einem Molekül lässt sich beobachten, wie eine elektronische Ladungsverteilung mit einer Periode von weniger als einer Femtosekunde schwingt, wie diese Bewegung abklingt und wenig später wiederkehrt.

In einem anderen Fall erzeugt erst die Bewegung der Atomkerne eine kohärente elektronische Dynamik. Wird das Molekül in Wasser gelöst, unterdrückt seine Umgebung diese Dynamik innerhalb weniger Dutzend Femtosekunden. Diese Beobachtungen machen grundlegende Phänomene der Quantenphysik – Überlagerung, Interferenz und den Verlust von Kohärenz – in Molekülen zugänglich.

Ein abschliessender Blick auf den Protonentransfer in wässriger Lösung zeigt, wie sich elektronische und strukturelle Veränderungen während einer chemischen Reaktion unterscheiden lassen. So entsteht ein neues Bild davon, wie das Zusammenspiel von Elektronen, Atomkernen und Umgebung die quantenmechanischen Primärprozesse einer chemischen Reaktion nach der Anregung durch Licht bestimmt.

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