An Introduction to Cold and Ultracold Chemistry
Jesús Pérez Ríos: An Introduction to Cold and Ultracold Chemistry. Atoms, Molecules, Ions und Rydbergs, Springer International Publishing, Hardcover, XIX + 267 S., 88,39 €, ISBN 9783030559359
Jesús Pérez Ríos
Bei Temperaturen nahe am absoluten Nullpunkt dominieren Quanteneffekte über den Verlauf chemischer Reaktionen. So können aufgrund des Tunneleffekts Reaktionsprodukte entstehen, obwohl die Energie der Reaktionspartner klassisch nicht ausreicht, um eine Potentialbarriere zu überwinden. Auf dem Gebiet der kalten (1 mK < T ≤ 1 K) und ultrakalten (T ≤ 1 mK) Chemie arbeiten Forscher:innen aus Physik und Chemie gemeinsam daran, ein grundlegendes Verständnis chemischer Prozesse in diesem exotischen Temperaturregime zu erlangen. Sie entwickeln zudem präzise Techniken, um Belege für eine Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik zu sammeln, Quantencomputer zu verbessern oder komplexe Vielteilchenprobleme zu verstehen.
In seinem Buch gibt Jesús Pérez Ríos, der am Fritz-Haber-Institut in Berlin forscht, einen kompakten und verständlichen Überblick zu grundlegenden theoretischen und experimentellen Techniken rund um die Erforschung kalter und ultrakalter elastischer, inelastischer und reaktiver Stöße zwischen Atomen, Molekülen, Ionen und Rydberg-Spezies. Der Autor legt hierbei besonderen Wert darauf, all diese Themen mit der gängigen Sprache der Atom- und Molekülphysik zu beleuchten, um so deren Verzahnungen untereinander aufzuzeigen. An jedem Kapitelende findet sich zudem eine umfangreiche Liste mit vertiefenden Referenzen.
Neben allgemeinen Einführungen in die Streuphysik (Kap. 2), ultrakalte Gase (Kap. 3), Rydberg-Atome (Kap. 7), Ionenfallen (Kap. 9) und diverse Zwei- und Dreikörper-Streuphänomene (Kap. 5, 6 und 8 bis 11) behandelt der Autor auch aktuelle Techniken zur Produktion und Speicherung kalter Moleküle (Kap. 4), beispielsweise Stark- und Zeeman-Abbremser. Außerdem beschreibt er die Theorie zu ultralangreichweitigen Rydberg-Molekülen (Kap. 7), für die bisher nur spezialisierte Fachartikel vorlagen. Ein Ausblick zeigt auf, inwiefern die Präzisionsspektroskopie an kalten und ultrakalten Molekülen zur Suche nach Physik jenseits des Standardmodells beitragen kann.
Der Autor legt besonderen Fokus auf allgemeine Einführungen, die Studierende ab dem Masterstudium verstehen können. Das Buch ist daher auch als vorlesungsbegleitende Lektüre für Spezialvorlesungen der höheren Semester geeignet.
Dr. Katrin Dulitz
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
