Dank Verbesserungen in der Lasertechnologie, herum 1999 die Macdonald Laborforscher stellten fest, dass sie viel ihre Sachkenntnis in den Atomzusammenstößen bringen konnten, um im Detail zu studieren, was geschieht, wenn Atome und Moleküle durch sehr intensives Laserlicht bestrahlt erhalten. Die neuen Laser-Systeme im Labor bieten etwas Vorteile über den grossen Partikelgaspedalen an, sagte Thumm. Die Laser-Impulse bieten mehr Steuerung an und können so kurz gebildet werden, dass die Forscher jetzt routinemäßig die Bewegung der Kerne innerhalb der kleinen Moleküle in der Zeit beobachten. Zusätzlich ist die Höchstintensität der Laser-Impulse enorm und würde dem auf einen kleinen Punkt der Größe einer Briefmarke fokussierten oder kleineren Licht aller Sonne entsprechen.

Motiviert durch diese Gelegenheiten, wurden Thumm und seine Kollegen über herausfinden neugierig, was geschehen würde, wenn das kleinste und einfachste Molekül, Wasserstoff, solchen ultra kurzen und intensiven Laser-Impulsen ausgesetzt wurden. Zusammen mit seinem Habilitationsmitarbeiter Bernold Feuerstein, Thumm entwickelte ein Modell und tat Berechnungen, um festzustellen, wie Laser-Impulse die Bewegung der zwei Protone im Wasserstoffmolekül beeinflussen.

„Die kurze Antwort ist, dass der Laser-Impuls entweder die Moleküle heftiger vibrieren lässt oder sie getrennt durchbrennt,“ Thumm sagte. Er sagte, dass dieses nicht überraschend war, weil im Wasserstoffmolekül, zwei Protone durch zwei Elektronen angeschlossen werden, die wie ein Frühling arbeiten. Wenn sie mit dem Laser geschlagen werden, pulsiert die Protone oszillieren hin und her.

Obgleich dieses Modell einfach sein kann, sich auf einer großen Skala vorzustellen, sagte Thumm, dass Partikel sich anders als auf dem Quantenniveau benehmen. Dies heißt, dass das, die Positionen dieser oszillierenden Protone festzustellen nicht einfach ist. Thumm beschrieb, die Bewegungen der Protone festzustellen, nachdem er mit dem Laser wie geschlagen worden war, was geschieht, wenn Sie einen Marmor in einer Badewanne fallenlassen. Die Kreiskräuselungen des Wassers in der Mitte der Wanne betrachtend, ist es recht einfach, zu erklären, wohin der Marmor innen fallen gelassen wurde. Aber, wenn jene Kräuselungen weg von den Seiten der Wanne aufprallen, verformt sich das Wellenmuster, und es wird stark, um zu erklären, wohin der Marmor fallen gelassen wurde. Die Welle erhält delocalized. Thumm sagte, dass die gleiche Sache den Protonen nicht in einer Angelegenheit von Sekunden, aber in einer Angelegenheit von Femtosekunden geschieht -- das ist billionth von einem millionstel einer Sekunde. Nach ungefähr 60 Femtosekunden ist es unmöglich, zu erklären, wo die Protone sind.

„Sie lösen schnell Schiene von, was der Abstand zwischen den zwei Protonen ist,“ Thumm sagten. „Alles, das Sie sagen können, ist, dass sie eine bestimmte Wahrscheinlichkeit des Seins in einem bestimmten Abstand haben. Dieses ist in Übereinstimmung mit dem Badewannenexperiment: Sekunden, nachdem der Marmor fallen gelassen wurde, können Sie nicht erklären, wohin genau er tauchte innen.“

Aber Sachen arbeiten anders als auf dem Quantenniveau, und die Forscher waren überrascht, dass ungefähr 600 Femtosekunden, nachdem er mit dem Laser geschlagen worden ist, der Abstand zwischen den Protonen wieder gut definiert wird. „Wir nennen dieses eine Wiederbelebung der ursprünglichen Bewegung der Protone,“ sagte Thumm. „Es wird nicht in der Badewanne geschehen, aber es geschieht auf dem Quantenniveau.“

Thumm und Feuerstein veröffentlichten ihre theoretische Vorhersage 2003. Thumm sagte, dass sie angenehm als Experimente am Maximalen-Planck Institut in Heidelberg, Deutschland überrascht waren, in 2006 bestätigt der Wiederbelebung, die in ihrem Modell beschrieben wurde. „Die Vereinbarung zwischen den neuen Experimenten und unserem Modell war fast vollkommen und überstieg unsere Erwartungen,“ sagte Thumm.

Feuerstein war seit dem nach Heidelberg übersiedelt, in dem er und seine Gruppe Forscher fortfuhren, mit Thumms Gruppe am K-Zustand zusammenzuarbeiten. Aufgeregt über den Erfolg ihres Modells, fingen sie an, die Schwingungsbewegung des Moleküls zu analysieren, indem sie sie unten in seine verschiedenen Frequenzen brachen. Jede Frequenz, die wie eine Anmerkung in einem Akkord, die Frequenzen ist, erklärte Forschern, wie die Protone sich benahmen. Jedoch ist die Frequenz dieser molekularen Erschütterungen Weise über der hörbaren Strecke. Die zwei Forscher teilen ein Interesse an der Musik und hatten musikalisch vorher zusammengearbeitet. So, als sie Zeit, die Wiederbelebung zu veranschaulichen kam, entschieden sie, dass die beste Weise, sie zu tun, die Frequenzen zu 1.000 Hertz zu verkleinern war, die in der Strecke ist, an der das menschliche Ohr Bestes hört. „Auf diese Weise können Sie zu den Erschütterungen hören und die Wiederbelebung hören. Ebenso wird Ton analysiert und zerlegt, zerlegten wir die Erschütterung hinsichtlich der Frequenzen,“ Thumm sagte. Ihr Resultat, ein ändernder musikalischer Akkord, der mit einem Film veranschaulicht die Erschütterungen der Protone verbunden wird, kann bei http://www.mpg.de/video/FilmundoAudio-KdM.wmv gehört werden und angesehen werden

Thumm sagte, dass Forscher hoffen, in der Lage zu sein, die gleiche Sache für kompliziertere Moleküle wie Wasser oder Methan zu tun. Gerade während Wechselstrom-die Hauptakkordtöne, die zu einem d-kleinen Akkord unterschiedlich sind, Thumm sagten, würden andere Moleküle auch ihren eigenen einzigartigen Ton haben. Thumm und Feuersteins rezenteste Arbeit wurde zuerst im letzten Herbst in den körperlichen Bericht-Buchstaben veröffentlicht. Ihre Forschung wurde von der National Science Foundation, vom US-Energieministerium und von der Maximalen-Planck Gesellschaft gestützt. Thumm sagte, dass solche Grundlagenforschung das langfristige Ziel des Anwendens der Laser, um chemische Reaktionen zu steuern stützt. Die Hoffnung ist, die Leistungsfähigkeit der chemischen Reaktionen, indem sie erhöht, groß zu erhöhen wünschte Reaktionsbahnen mit Lasern, sagte er.