Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Jenseits der Grenzen: Theoretiker berechnen Leistung der neuen Lasergeneration

07.01.2011
Kurz vor Baubeginn des Gebäudes für den weltweit leistungsstärksten Laser in der Nähe von Bukarest/Rumänien veröffentlichen Prof. Toshiki Tajima und Prof. Gerard Mourou in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science ihre neuen Berechnungen.

Tajima ist Professor an der Ludwig-Maximilians-Universtät München (LMU) und Mitglied im Exzellenzcluster "Munich-Centre for Advanced Photonics" und gilt als Vater der Beschleunigung von Teilchen durch Licht. Mourou ist Professor an der Ecole Polytechnique und Direktor des Institut de Lumière Extrême in Palaiseau und erfand die "Chirped Mirrors", die die Laserentwicklung entscheiden vorangetrieben haben. Beide arbeiten zusammen im europäischen Projekt "Extreme Light Infrastructure" (ELI).

Die beiden führenden Laserexperten kommen in ihrem Artikel zu einer erstaunlichen Schlussfolgerung, die sie sowohl theoretisch untermauern wie durch Simulation bestätigt haben. Bisher waren alle Experten davon ausgegangen, dass sich die kürzesten Pulse nur durch immer stärkere Laserleistung erzielen lassen. Der Zusammenhang, so fanden auch die beiden Wissenschaftler ist richtig, aber umgekehrt: Um die Grenze hin zu einer immer höheren Pulsintensität zu verschieben, muss die Pulsdauer kürzer werden. Einer der Meilensteine in der Laserentwicklung wurde erreicht, als die Pulsdauer 2,6 Femtosekunden (10-15 Sekunden) erreicht hat. Dieser Wert entspricht einer einzigen Lichtwelle des Titan-Saphir-Lasers. Für noch kürzere Pulse war eine neue Technik der Erzeugung von kohärentem Licht nötig. Der kurze Puls entsteht, indem ein kohärenter Femtosekundenstrahl im Vakuum Elektronen aus einem Gasatom schlägt, die dann ihre Energie in Form von extrem kurzwelligem Licht wieder abgeben. Mit dieser Technik erreichte Prof. Ferenc Krausz (LMU/Max-Planck-Institut für Quantenoptik) den Weltrekord von 80 Attosekunden (10-18 Sekunden) für einen Puls.

Mit der unvorstellbare Energie von 1018 Watt pro Quadratzentimeter gelten für die Theoretiker andere Gesetze, denn dann bewegen sich die Elektronen nicht mehr linear zur eingestrahlten Energie: Sie verhalten sich relativistisch und ändern ihre Masse im eingestrahlten Laserlicht. Ein energiereicher Laserpuls von wenigen Attosekunden erzeugt dann eine dünne fliegende Scheibe von Elektronen, die das Licht wie ein Spiegel reflektiert. Das so erzeugte Licht hat eine Wellenlänge, die im Bereich der harten Röntgen- oder gar Gammastrahlung liegt und kohärent ist.

Tajima und Mourou haben berechnet, dass dieser Puls eine Dauer von 100 Yoktosekunden (10-24 Sekunden) und eine Leistung von etwa 1024 Watt pro Quadratzentimeter haben wird. Der geplante ELI-Laser soll genau das erreichen: "ELI wird der Laser mit der weltweit höchsten Intensität werden" erläutert Mourou, der das europäische Großprojekt koordiniert.

"Mit dieser Leistung wird es möglich sein, sehr effektiv und auf kleinster Fläche Teilchen zu erzeugen und zu beschleunigen. Das ist nicht nur wissenschaftlich bei der Untersuchung des Vakuums höchst interessant, sondern bietet erstmals in der Geschichte der Menschheit die Möglichkeit zu sehen, was in einem Atomkern passiert" ergänzt Tajima.

DOI:10.1126/science.1200292

Christine Kortenbruck | idw
Weitere Informationen:
http://www.munich-photonics.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Freie Elektronen in Sonnen-Protuberanzen untersucht
25.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Magnetische Quantenobjekte im "Nano-Eierkarton": PhysikerInnen bauen künstliche Fallen für Fluxonen
25.07.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops