Trennung von para ‐und ortho ‐Wasser

Abstract

Wasser existiert in Form zweier Kernspinisomere, para und ortho , definiert durch den Gesamtspin der zwei Wasserstoffatomkerne. In isolierten Wassermolekülen ist die Umwandlung zwischen den beiden Isomeren quantenmechanisch verboten, und sie können als zwei verschiedene Molekülspezies betrachtet werden. Ihre Trennung ist nicht trivial, und reine Proben von para ‐Wasser sind bisher nicht erzeugt worden. Daher sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften, Umwandlungsmechanismen und Wechselwirkungen der beiden Isomere kaum bekannt. Hier demonstrieren wir die Isolierung beider Spinisomere in reinen Molekülstrahlen von para ‐ und ortho ‐Wasser im jeweiligen absoluten Grundzustand. Die Moleküle in einzelnen Quantenzuständen sind ideale Proben für Studien zu Umwandlungsmechanismen der Isomere, für Präzisionsspektroskopie, zur Untersuchung fundamentaler physikalischer Symmetriebrechung sowie für kernspinbasierte Anwendungen, z. B. Laborexperimente zur Astrophysik und ‐chemie oder hochempfindliche NMR‐Experimente.