Attosekunden-Lichtblitze aus dem Plasmaspiegel
Laser ionisiert Glas und beschleunigt dichte Schicht von Elektronen.
Beschleunigt man eine dichte Schicht von Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit, so werden sie zu einer spiegelnden Oberfläche. Mit Hilfe eines solchen Plasmaspiegels kann man Lichtstrahlung umwandeln. Das Phänomen hat sich ein internationales Forscherteam des MPI für Quantenoptik, der Uni München und der Umeå Universität in Schweden zu Nutze gemacht. Die Wissenschaftler haben den Plasmaspiegel aus schnellen Elektronen zur Erzeugung von isolierten, sehr intensiven Attosekunden-Lichtblitzen verwendet und ihren Erzeugungsprozess charakterisiert.
Die Laserphysiker lassen dazu extrem starke Femtosekunden-Laserpulse mit Glas wechselwirken. Das Laserlicht ionisiert das Glas und beschleunigt die freigesetzten Elektronen fast bis auf Lichtgeschwindigkeit. Dabei entsteht ein sehr dichtes Plasma aus schnellen Elektronen, das wie ein Spiegel wirkt und sich in Richtung der Laserpulse bewegt. Nähern sich die Elektronen der Lichtgeschwindigkeit, so beginnen sie im Laserfeld zu oszillieren. Dadurch erzeugt der Spiegel, den sie dabei formen, Attosekunden-Lichtblitze. Die Blitze haben eine geschätzte Dauer von rund zweihundert Attosekunden und verfügen über Wellenlängen im ultravioletten Spektrum des Lichts.
Im Gegensatz zu herkömmlich erzeugten Attosekunden-Lichtblitzen konnten die Forscher diese Lichtblitze mit Hilfe der Form der Lichtwellen des Lasers sehr präzise kontrollieren. Ebenso beobachteten sie den zeitlichen Ablauf des Erzeugungsprozesses, also die Bewegung des Plasmaspiegels. Die über den Plasmaspiegel produzierten Lichtblitze verfügen über eine weit höhere Intensität als herkömmliche Attosekunden-Lichtblitze.
Die höhere Intensität ermöglicht es den Forschern, Beobachtungen im Mikrokosmos noch genauer durchzuführen. Attosekunden-Lichtblitze dienen vor allem dazu, die Bewegungen von Elektronen zu erforschen und dadurch präzise Einblicke in elementare Vorgänge der Natur zu erhalten. Je intensiver die Attosekunden-Lichtblitze sind, desto leichter wird es, Teilchenbewegungen tief in der Materie zu erkunden. Mit seinen neuen Erkenntnissen hat das Team eine Technologie entwickelt, die den Ultrakurzzeit-Physikern noch bessere Einblicke in die Geheimnisse der Natur verschaffen könnte.
MPQ / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
D. Kormin et al.: Spectral interferometry with waveform-dependent relativistic high-order harmonics from plasma surfaces, Nat. Commun. 9, 4992 (2018); DOI: 10.1038/s41467-018-07421-5 - Labor für Attosekundenphysik, Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching, und Ludwig-Maximilians-Universität München
