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Physik: Ultrakurze Lichtblitze

Einem Team um Eleftherios Goulielmakis vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik ist es gelungen, die bislang kürzesten Laserpulse der Welt zu erzeugen. Nur 80 Attosekunden (milliardstel millardstel Sekunden) lang sind die Blitze aus ultraviolettem Licht, die in der Garchinger Apparatur entstehen.

Um sie zu erhalten, richten die Forscher einen etwa dreißigmal längeren Infrarot-Laserpuls auf Neon-Atome. Der ist mit lediglich 2,5 Femtosekunden – eine Femtosekunde entspricht tausend Attosekunden – allerdings auch schon sehr kurz und misst nur gut eine Wellenlänge: zwei Berge mit einem tiefen Tal dazwischen. An diesen drei Extrempunkten erreicht das elektrische Feld des Lichtes eine solche Stärke, dass es den Edelgasatomen Elektronen entreißt, sie aber, sobald sich die Richtung des Wechselfelds umkehrt, sofort zu den Atomen zurückschleudert. Beim Aufprall werden ultraschnelle Elektronenschwingungen ausgelöst, die nur wenige Attosekunden dauern. Diese oszillierenden Elektronen senden dann genauso kurze Blitze im extremen Ultrviolettbereich aus – drei pro Infrarot-Laserpuls. Der mittlere aus diesem Trio ist besonders intensiv und wird mit speziell beschichteten Röntgenspiegeln herausgefiltert.

Mit den Attosekundenpulsen wollen die Forscher nun Vorgänge untersuchen, die bislang der direkten Beobachtung nicht zugänglich waren, zum Beispiel die Übertragung von Energie zwischen zwei Elektronen. Diese Daten erlauben Rückschlüsse auf die physikalischen Mechanismen, die allen chemischen und biologischen Prozessen zu Grunde liegen.

Lars Fischer

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