Die ungelöste Frage des Monats: Wie leuchten eigentlich Glühwürmchen?

03.10.2011

Wie Glühwürmchen leuchten, konnte lange nur ungenau erklärt werden. Ein neues Modell aus der Quantenmechanik könnte dieses Problem lösen - und nebenbei zukünftig einen Haufen Labor-Arbeit ersparen.

Ein Naturschauspiel der besonderen Art: Glühwürmchen an lauen Sommerabenden. © S. Kunka / pixelio.de

Die warme Jahreszeit neigt sich so langsam dem Ende entgegen, und damit müssen wir uns wohl oder übel langsam auch von den Glühwürmchen verabschieden. Wenn die an Sommerabenden leuchtend umherschwirren, beeindruckt das Jung und Alt immer wieder.

Warum sie das machen, ist mittlerweile ziemlich klar – und wie fast alle merkwürdigen Dinge in der Natur mit Fortpflanzung zu erkären: die Glühwürmchen wollen potenzielle Partner anlocken. Aber wie sie das machen, konnten Physik und Chemnie bisher nicht wirklich gut beschreiben. Eine neue Methode bringt nun vielleicht etwas Licht ins Dunkel.

Im Glühwürmchen bewegen sich nämlich Elektronen, die Lichtwellen aussenden. Damit tritt für die Physik aber auch ein sog. „quantenmechanisches Mehrkörperproblem“ auf. Der Grund: die Teilchen sind in ihrer Anordnung voneinander abhängig. Verändert eines seine Position, müssen alle anderen folgen. Weil diese Prozesse nur sehr schwer berechenbar sind, arbeitet man mit „Mittelung“: doch diese ist bisher eher ungenau. Meistens werden die Elektronen dann als zu nah beieinander beschreiben – und folglich hängen die Bewegungen einzelner Elektronen nicht in der richtigen Weise von denen anderer Elektronen ab.

Loren Greenman und David A. Mazziotti haben ein neues Modell entwickelt, um die Bewegungen der Elektronen zu beschreiben. Und weil dieses genauer denn je funktioniert, könnte es bald dafür sorgen, dass chemische Probleme im Computer gelöst werden können, statt in vielen teuren und aufwendigen Laborexperimenten.

Glühwürmchen und Quantenmechanik – was hat das Verhalten von Elektronen mit Lichterscheinungen an lauen Sommerabenden zu tun? Das ist unsere ungelöste Frage des Monats – und wir stellen sie Leonie Anna Mück, Chemikerin und Mitgründerin des «Journals of unsolved questions.“

 


 

«Die ungelöste Frage des Monats»

Wissenschaftler scheitern – und das ziemlich oft. Die Ergebnisse verschwinden dann meistens in der Schublade.
Das „Journal of unsolved questions / Journal für ungelöste Fragen“ findet genau solche Fragen wertvoll: Fragen, an denen Wissenschaftler bisher noch scheitern.
Gemeinsam mit dem „Journal of unsolved questions“ widmen wir uns darum der „ungelösten Frage des Monats“ – Jeden ersten Montag im Monat.