科学家和他的仪器
阿尔伯特·爱因斯坦因解释光电效应而获得诺贝尔奖。根据爱因斯坦的理论，光是由粒子（光子）组成的，这些粒子（光子）只将量子化的能量传递给原子的电子。如果光子的能量足够大，它就能把电子踢出原子。但是光子在这个过程中的动量会发生什么变化呢？歌德大学的物理学家现在能够回答这个问题了。为此，他们开发并建造了一种新的光谱仪，其分辨率是以前无法达到的。
该设备长3米，高2.5米，包含的部件大约和一辆汽车一样多。它坐落在里德堡校区物理大楼的实验大厅里，周围是一个不透明的黑色帐篷，里面是一个非常高性能的激光器。它的光子与仪器中的单个氩原子碰撞，从而从每个原子中移除一个电子。这些电子出现时的动量会在仪器的长管中被极其精确地测量出来。
该装置是法兰克福发明的COLTRIMS（碰撞光学激光测试反应相互作用动量系统）原理的进一步发展。然而，通过理论计算预测到的光子动量向电子的转移是如此之小，以至于以前无法测量它。这就是为什么要建造“超级COLTRIM”的原因。
当来自激光脉冲的大量光子轰击氩原子时，它们会使氩原子电离。原子的分裂会部分地消耗光子的能量。剩余的能量被转移到释放的电子上。是电子还是原子核会保持光子动量的问题已经困扰物理学家30多年了。最简单的想法是：只要电子附着在原子核上，动量就传递给较重的粒子，即原子核。一旦电子挣脱束缚，光子动量就转移到电子上。这就好比风把它的动量转移到船帆上。只要帆牢牢地系住，风的动量就能推动船前进。然而，一旦绳索断裂，风的动量只会转移到帆上。
然而，研究人员哈顿通过他的实验发现的答案更加令人惊讶。电子不仅接收到了预期的光子动量，而且还接收到光子本应进入原子核动量的三分之一。就像船帆知道绳索即将断裂一样，先窃取了一部分船的动量。为了更精确地解释这个结果，哈顿使用了光波作为电磁波的概念：我们知道电子会通过一个小的能量势垒隧道。在这样做的过程中，它会被激光的强电场拉离原子核，而磁场则将这种额外的动量传递给电子。”
哈顿在实验中使用了一种巧妙的测量装置。以确保电子的小的附加动量不是由装置中的不对称性偶然引起的。这种精确测量的新方法可以更深入地理解激光在原子物理学中的磁性成分。
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