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Ultrakurze Zeitskalen: Elektronenjagd mit Attosekundenblitzen

© Thorsten Naeser, MPQLaden...
Wer tief in die Materie blickt, muss damit rechnen, dass seine zeitlichen Maßstäbe ihre Bedeutung verlieren. Denn alles, was im Mikrokosmos geschieht, spielt sich in winzigen Bruchteilen von Sekunden ab – und zwar umso schneller, je tiefer wir in ihn eindringen. Als Wissenschaftler Anfang der 1990er Jahre begannen, Bewegungen von Atomen und Molekülen während schneller chemischer Reaktionen routinemäßig zu "fotografieren", mussten sie bereits mit femtosekundenkurzen Laserblitzen arbeiten – eine Femtosekunde sind gerade einmal 10-15 Sekunden.

Doch selbst damals blieben Fragen unbeantwortet. Was genau geschieht im Inneren der Elektronenhülle, die jeden Atomkern umgibt? Wie lassen sich die Bewegungen einzelner Elektronen verfolgen? Und gibt es endlich eine Möglichkeit, unsere Vorstellung vom atomaren Aufbau anhand von "Bildern" zu überprüfen?

Diese Chance bietet erst die Attosekundenphysik, deren Geburtsstunde vor sieben Jahren schlug. Mittels Laserpulsen, die nur wenige hundert Attosekunden dauerten, konnten wir im Jahr 2002 erstmalig den Ablauf eines elektronischen Prozesses in einem Gasatom "filmen". Eine Attosekunde sind 10-18 Sekunden, also der tausendste Teil einer Femtosekunde. Oder etwas anschaulicher gesprochen: Eine Attosekunde verhält sich zu einer Sekunde etwa so wie diese zum Alter unseres Universums. ...
Februar 2009

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Februar 2009

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