Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schneller als ein Atom schwingen kann

01.07.2013
Physiker der Universität Jena erzeugen hochfrequente Attosekundenblitze für die Grundlagenforschung

Immer leistungsfähigere Mikroskope und spektroskopische Verfahren erlauben heute den Einblick in immer kleinere Dimensionen der Materie.


So entstehen isolierte Attosekundenpulse: Ein Laserpuls (rot) wechselwirkt mit Argonatomen in einem dünnen Gasstrahl und erzeugt dabei einen kurzwelligeren Puls (blau), dessen Dauer im Attosekundenbereich liegt. Abb.: IAP/FSU

Um beispielsweise Vorgänge in Molekülen und Atomen beobachten zu können, braucht es nicht nur Technik mit extrem hoher Auflösung. Da diese Prozesse sehr schnell ablaufen, sind zudem extrem kurze Belichtungszeiten notwendig.

„Wenn wir die genauen Abläufe chemischer Reaktionen, die Bewegungen von Ladungsträgern oder das Wechselspiel von Licht und Materie in Echtzeit beobachten wollen, brauchen wir Belichtungszeiten im Attosekundenbereich“, weiß Prof. Dr. Jens Limpert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

Der Juniorprofessor vom Institut für Angewandte Physik und seine Kollegen haben dafür jetzt entscheidende Grundlagen geschaffen: Gemeinsam mit Partnern des Jenaer Helmholtz-Instituts, des Max-Born Instituts Berlin und des Imperial College London ist es ihnen erstmals gelungen, isolierte Attosekundenpulse mit noch nie dagewesenen Pulsfolgefrequenzen zu erzeugen.
Wie das Jenaer Forscherteam im renommierten Fachmagazin „Nature Photonics“ schreibt, erreicht es dank eines neuartigen Ansatzes eine Pulsfrequenz im Megahertz-Bereich – mit fast einer Million Pulse pro Sekunde (DOI: 10.1038/nphoton.2013.131).

Dabei entspricht die unvorstellbar kurze Zeitspanne einer Attosekunde dem Milliardsten Teil eines Milliardstels einer Sekunde. „Das heißt, eine Attosekunde dauert im Vergleich zu einer Sekunde nur so lang wie eine Sekunde im Vergleich zum Alter des Universums“, veranschaulicht Limpert. Ihre Attosekundenblitze erzeugen die Physiker, indem sie ultrakurze Laserpulse auf das Edelgas Argon fokussieren. Dabei wird die Strahlung des Lasers in den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich verschoben.

Mit bisherigen Lasersystemen konnten jedoch nur wenige tausend Pulse pro Sekunde erzeugt werden. Das mag für den Laien extrem viel klingen – die Physiker konnten damit noch wenig anfangen. „Für die Aufnahme von multidimensionalen Daten wie z. B. hochauflösende Bilder oder sogar Videos von grundlegenden Vorgängen in der Natur werden weitaus höhere Pulswiederholfrequenzen benötigt“, sagt Manuel Krebs, der Erstautor der vorliegenden Studie. Er und seine Kollegen haben einen neuartigen parametrischen Verstärker entwickelt, der mit einem Hochleistungsfaserlaser gepumpt wird.
Damit erreichen die Jenaer Physiker erstmals überhaupt Pulsfrequenzen im Megahertz-Bereich. „Das ist eine Steigerung dieses wichtigen Parameters um einen Faktor von 200“, ordnet Limpert den Erfolg des Jenaer Teams ein und macht deutlich: „Damit sind jetzt völlig neuartige Anwendungen im noch jungen Gebiet der Attosekundenphysik möglich.“ Denkbar seien neue Methoden, wie die zeitaufgelöste Fotoelektronen-Spektroskopie oder sogar extreme Zeitraffer-Aufnahmen von mikroskopischen Vorgängen in der Nanotechnologie.

Original-Publikation:
Krebs, M. et al. Towards isolated attosecond pulses at megahertz repetition rates. Nature Photonics 7, 555–559 (2013). DOI:10.1038/nphoton.2013.131
Kontakt:
Jun.-Prof. Dr. Jens Limpert
Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Albert-Einstein-Straße 15, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 947811
E-Mail: jens.limpert[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | Friedrich-Schiller-Universität J
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall
22.08.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten
21.08.2017 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer IPM präsentiert »Deep Learning Framework« zur automatisierten Interpretation von 3D-Daten

22.08.2017 | Informationstechnologie

Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen

22.08.2017 | Geowissenschaften

RWI/ISL-Containerumschlag-Index erreicht neuen Höchstwert

22.08.2017 | Wirtschaft Finanzen