Techniklexikon

Rydberg-Atom

Atom- und Molekülphysik, Atome, deren äusserstes Elektron sich in einem aussergewöhnlich hohen Anregungszustand befindet, was ungewöhnliche Eigenschaften dieser Atome zur Folge hat: Sie können mit 10^-2 mm den 100 000fachen Durchmesser eines Atoms im Grundzustand besitzen, ihre Lebensdauer kann bis zu 1 s lang sein (im Vergleich zu durchschnittlich 10^-8 s bei niedrig angeregten Atomen), und sie können selbst in schwachen elektrischen Feldern stark polarisiert oder sogar ionisiert werden. Da das hochangeregte Elektron sich sehr weit weg von allen anderen Elektronen befindet, wirken diese und der Atomkern auf das angeregte Elektron wie ein Atomrumpf der effektiven Ladung e. Diese Atome zeigen deshalb viele Eigenschaften hochangeregter Wasserstoffatome.

Rydberg-Atome werden erzeugt entweder durch sukzessive Laseranregung eines Atoms oder beim Elektroneneinfang durch ein hochgeladenes Ion. Durch Laseranregung erhält man vorwiegend Rydberg-Zustände mit niedrigen l-Quantenzahlen (Nebenquantenzahlen, Atomhülle), der Elektroneneinfang geschieht hauptsächlich in hohe l-Zustände. Beobachtete n-Quantenzahlen (Hauptquantenzahlen) liegen hier zwischen 10 und 290, während man im Weltraum Rydberg-Atome von bis zu n = 350 gefunden hat. Rydberg-Atome sind von Interesse, da sich das angeregte Elektron mit der hohen Hauptquantenzahl im Grenzgebiet zwischen gebunden Zuständen und dem Kontinuum (Termschema) befindet. Damit eignen sich diese Atome sehr gut zur Untersuchung des Korrespondenzprinzips.