Dank einer neuen Methode lassen sich Kräfte nun rund tausendmal genauer messen als in früheren Ansätzen. Michael Biercuk von der University of Sydney und Kollegen haben einige dutzend Ionen als hochempfindlichen Sensor eingesetzt, um Kräfte in der Größenordnung von einem Billionstel eines Billionstels eines Newton zu bestimmen.

In einer Ionenfalle hielt das Team 60 Berylliumionen gefangen und kühlte sie mit Hilfe von Lasern auf weniger als ein tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt ab. Dann legten Biercuk und seine Kollegen ein äußeres elektrisches Feld an, wodurch die Teilchen gewissermaßen angestoßen wurden. Das an den Ionen reflektierte Laserlicht wird durch diese Bewegungen beeinflusst.

Diese resultierenden Veränderungen im Laserlicht wies das Team nach und konnte so auf die Bewegung der Atome schließen. Mit dem Verfahren gelang es, eine Kraft von nur 174 Billionsteln eines Billionstels eines Newton oder 174 Yoktonewton, (10^-24 Newton) zu messen, berichten die Wissenschaftler. Ihnen zufolge wären mit einem einzelnen Ion sogar Kräfte von nur einem Yoktonewton bestimmbar.

Berylliumionen könnten laut Biercuk und seinem Team als winzige Kraftsensoren verwendet werden, beispielsweise um Gravitations- und Quanteneffekte zu überprüfen oder Materialoberflächen im Detail zu untersuchen.

Der Vorteil der neuen Methode liegt in der enorm leichten Messsonde – einigen dutzend Berylliumionen –, die wesentlich empfindlicher reagiert als die bisher eingesetzten Nachweisgeräte. Diese basieren auf mikro- oder nanometergroßen mechanischen Resonatoren, also etwa einem winzigen Draht. In früheren Messungen waren lediglich Kräfte im Bereich von Attonewton (10^-18 Newton) erfassbar. (mp)