法兰克福歌德大学 信用:CC0公共领域 光对物体施加一定的压力:太阳帆因此可以为未来的太空探测器提供动力
然而，当光粒子(光子)撞击单个分子并击昏一个电子时，该分子就会飞向光源
歌德大学的原子物理学家现在第一次观察到这一现象，证实了一个有90年历史的理论
早在16世纪，伟大的学者约翰尼斯·开普勒就假设阳光会施加一定的压力，因为他观察到的彗星尾巴总是指向远离太阳的方向
2010年，日本太空探测器伊卡洛斯首次使用太阳帆，以便利用太阳光的力量来获得一点速度
物理上和直观上，光或辐射的压力可以用光的粒子特性来解释:光粒子(光子)撞击物体的原子，并将它们自身的动量(质量乘以速度)的一部分传递到物体上，从而变得更快
然而，在20世纪，当物理学家在实验室中对某些波长的光子进行实验，将单个电子从原子中敲除时，研究这种动量转移时，他们遇到了一个令人惊讶的现象:射出的电子的动量大于撞击它的光子的动量
这实际上是不可能的——自从艾萨克·牛顿以来，人们就知道在一个系统中，对于每一个力，必然存在一个相等但相反的力:可以说是反冲
出于这个原因，慕尼黑科学家阿诺德·索末菲在1930年得出结论，喷射出的电子的额外动量一定来自它留下的原子
这个原子必须向相反的方向飞；换句话说，朝向光源
然而，这是无法用当时可用的工具来衡量的
90年后，由博士研究生斯文·格伦德曼和核物理研究所的赖因哈德·多尔纳教授组成的团队中的物理学家们首次成功地用法兰克福歌德大学研制的科尔特里斯反应显微镜测量了这种效应
为了做到这一点，他们在汉堡的DESY和法国格勒诺布尔的ESRF加速器上使用了x光，以便从氦和氮分子中撞击出电子
他们选择了每个电子只需要一个光子的条件
在COLTRIMS反应显微镜中，他们能够以前所未有的精度确定喷射出的电子和带电的氦和氮原子(称为离子)的动量
赖因哈德·多尔纳教授解释道:“我们不仅能够测量离子的动量，还能看到它来自哪里——也就是说，来自喷射出的电子的反冲
如果这些碰撞实验中的光子能量较低，那么在理论建模中可以忽略光子动量
然而，对于高光子能量，这导致不精确性
在我们的实验中，我们现在已经成功地确定了光子动量不再被忽略时的能量阈值
我们的实验突破让我们现在可以提出更多的问题，比如当能量分布在两个或更多光子之间时会发生什么变化
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