Direkt zum Inhalt

Lasermessung: Auf 850 Zeptosekunden genau

Physiker aus Garching, Wien und Madrid haben offenbar erstmals die Zeptosekunden-Marke geknackt: Sie vermaßen einen atomaren Vorgang auf trilliardstel Sekunden genau.
Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des verbliebenen Elektrons in einer grafischen Darstellung (je heller, desto höher die Aufenthaltswahrscheinichkeit)Laden...

Wissenschaftler haben einen Vorgang mit der bislang unerreichten Genauigkeit von einigen hundert Zeptosekunden vermessen. Eine Zeptosekunde ist der billionste Teil einer milliardstel Sekunde – oder dauert, anders gesagt, gerade einmal 10-21 Sekunden. Ziel des Teams um Reinhard Kienberger von der TU München war es, einen Prozess im Innern von Heliumatomen besser zu verstehen.

Die Forscher haben die Atome mit Hilfe extrem kurzer Lichtblitze untersucht. Durch die Bestrahlung mit einem Laser kann die Energie eines Photons auf die beiden Elektronen des Heliumatoms übergehen, wodurch eines der beiden aus dem Atom herauskatapultiert wird. Diese Form der Photoemission beziehungsweise den dahinter stehenden photoelektrischen Effekt hatte Albert Einstein Anfang des letzten Jahrhunderts erstmals erklärt.

Kienberger und Kollegen schickten zunächst einen ultrakurzen ultravioletten Anregungslaserpuls von wenigen Attosekunden Dauer (10-18 Sekunden) auf das Atom. Gleichzeitig erzeugten sie einen zweiten infraroten Laserpuls, der rund vier Femtosekunden lang war (10-15 Sekunden). Sobald das Elektron durch die Anregung des ersten Lichtblitzes das Atom verlassen hatte, wurde es vom infraroten Laserpuls erfasst. Anhand winziger Geschwindigkeitsveränderungen dieses zweiten Pulses rechneten die Forscher auf die Verhältnisse im Heliumatom zurück – so exakt, dass sie das Geschehen bei der Photoemission bis auf 850 Zeptosekunden genau rekonstruieren konnten.

Das Heliumatom sei das einzige Mehrelektronensystem, das sich vollständig quantenmechanisch berechnen lasse, erläutern die Wissenschaftler. Dadurch gelang es ihnen, die quantenmechanische Beschreibung des Vorgangs und das Experiment unter einen Hut zu bringen. Man könne nun die komplette wellenmechanische Beschreibung des Systems aus wegfliegendem Elektron und Mutteratom ableiten, sagt Koautor Martin Schultze vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching.

Wie Kienberger erklärt, habe man mit der Messung "ein Versprechen der Attosekundenphysik eingelöst, nämlich die zeitliche Auflösung eines Prozesses, die mit anderen Methoden unerreichbar ist".

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Partnervideos