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2025-12-22T04:28:23Z

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Als '''exotische Atome''' werden [[atom]]<nowiki/>ähnliche [[gebundener Zustand|gebundene]] [[Teilchen]] bezeichnet, bei denen wenigstens eines der beteiligten Teilchen kein gewöhnlicher Atom-Bestandteil ist, also kein [[Proton]], [[Neutron]] oder [[Elektron]].

== Typen ==
Die wichtigsten exotischen Atome sind:
* Ersatz eines [[Elektronenhülle|Hüllen]]-Elektrons <math>e\!\,</math> durch ein negativ geladenes Teilchen:
** ''Myonische Atome'' mit einem [[Myon]] <math>\mu^-\!\,</math>. Das Myon befindet sich wegen seiner hohen [[Masse (Physik)|Masse]] sehr nahe am [[Atomkern]]. [[Spektroskopie]] von myonischen Atomen ermöglicht daher Untersuchungen der Kernstruktur.
** ''Pionische und kaonische Atome'' mit einem [[Pion]] <math>\pi^-</math> oder [[Kaon]] <math>K^-</math> (beides [[Meson]]en). Simpelstes Beispiel ist ''mesonischer [[Wasserstoff]]'' aus einem Proton und einem Pion oder Kaon. Pion und Kaon befinden sich aufgrund ihrer noch größeren Masse noch näher am Atomkern als das Myon der myonischen Atome. Anders als Elektronen wechselwirken Pionen und Kaonen, da sie Mesonen sind, nicht nur über die [[Elektromagnetische Wechselwirkung|elektromagnetische]], sondern auch über die anziehende oder abstoßende [[starke Wechselwirkung]] mit den [[Nukleon]]en des Atomkerns. So lassen sich an pionischen und kaonischen Atomen Parameter dieser Wechselwirkung messen.
** ''Protonium'', auch ''Nukleonium'' aus einem Proton und einem [[Antiproton]] <math>p^-\!\,</math>. Protonium weist einen extrem kleinen Radius auf und wurde bereits experimentell nachgewiesen. Auch andere leichte Atome (Helium, Lithium) mit einem Antiproton anstelle eines Elektrons („antiprotonisch“) sind prinzipiell möglich.
* Ersatz eines Protons <math>p\!\,</math> oder Neutrons <math>n\!\,</math> im Atomkern durch ein anderes Teilchen:
** [[Positronium]] und [[Myonium]]: an die Stelle des Atomkerns tritt ein [[Positron]] <math>e^+\!\,</math> beziehungsweise ein ''Antimyon'' <math>\mu^+\!\,</math>. Positronium und Myonium bestehen ausschließlich aus [[Lepton]]en. Weil diese nach heutigem Kenntnisstand strukturlos, also gewissermaßen „punktförmig“ sind, eignen sich Positronium und Myonium besonders zur hochgenauen Untersuchung der elektromagnetischen Wechselwirkung und zur Messung fundamentaler [[Naturkonstanten]].
**Atome mit [[Hyperkern]]en: im Atomkern befinden sich ein oder mehrere [[Hyperon]]en.
* Ersatz von Teilchen sowohl in der Hülle als auch im Kern:
** [[Antimaterie]], in der jeder Atom-Bestandteil durch sein entgegengesetzt geladenes [[Antiteilchen]] ersetzt ist. Ein Beispiel ist [[Antiwasserstoff]], bestehend aus einem Antiproton im Kern und einem Positron in der Hülle.
** ''Myonische, pionische, kaonische und protonische Antimaterie'': Antimaterie, bei der zusätzlich ein Hüllen-Positron durch ein positiv geladenes Anti-Myon <math>\mu^+\!\,</math>, -Pion <math>\pi^+\!\,</math>, -Kaon <math>K^+\!\,</math> oder durch ein Proton ersetzt ist.
** Atome aus zwei Mesonen, insbesondere aus zwei Pionen oder einem Pion und einem Kaon

== Eigenschaften ==
Bis auf die Antiatome wie beispielsweise das Antiwasserstoff-Atom sind alle genannten exotischen Atome [[Chemische Stabilität|instabil]] und kurzlebig. Auch Antiatome sind nur stabil, solange sie nicht in Kontakt mit gewöhnlicher Materie kommen, da sie sonst zerstrahlen ([[Annihilation]]).

== Vorkommen ==
In der Natur kommen Positronium, Myonium und myonische Atome als Folgeprodukte der [[Höhenstrahlung]] in sehr geringen Mengen vor, ebenso wie pionische oder kaonische Atome, die jedoch noch viel kürzer leben. Auf der Erde können die exotischen Atome, auch Antiwasserstoff-Atome, mittels [[Teilchenbeschleuniger]]n genügend hoher Strahlenergie erzeugt werden.

== Erforschung ==
Die Untersuchung von Antiwasserstoff-Atomen im europäischen Forschungszentrum [[CERN]] soll einen präzisen Test der [[Symmetrie (Physik)|Symmetrie]] von [[Materie (Physik)|Materie]] und Antimaterie vorbereiten. Geplant sind solche Experimente mit höherer Genauigkeit beim [[GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung]] in Darmstadt.

== Quellen ==
* {{internetquelle |autor=Rudolf Gross |hrsg= |url=http://www.wmi.badw.de/teaching/Lecturenotes/Physik4/Physik4_Kapitel5.pdf |format=PDF 1,52 MB |sprache= |titel=Physik IV, Vorlesungsskript SS 2003|werk= |seiten= |datum=März 2003 |zugriff=13. Dezember 2009}}

== Weblinks ==
* {{Internetquelle |autor=[[Paul Kienle]], Stefan Meyer |url=https://www.oeaw.ac.at/fileadmin/NEWS/2005/pdf/Exotische%20Atome.pdf |titel=Exotische Atome: Rosen aus dem Blumengarten der subatomaren Physik |hrsg=Österreichische Akademie der Wissenschaften |format=pdf; 3,2 MB |zugriff=2016-07-08 |kommentar=Vortragsfolien}}
* {{Internetquelle |autor= |url=https://www.leifiphysik.de/atomphysik/klassische-atommodelle/ausblick/exotische-atome |titel=Exotische Atome |werk=LEIFIphysik |hrsg=Joachim Herz Stiftung [[LEIFI]] |datum=2018-06-19 |zugriff=2018-06-19 |sprache=de}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4153344-6|LCCN=sh85046399}}

[[Kategorie:Atomphysik]]

Exotische Atome - Versionsgeschichte

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