Relativistische Spiegel für Attoblitze
Physiker entwickeln neue Plasmamethode zur Erzeugung von intensiveren Attosekundenpulsen.
Forschern der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es gelungen, eine besonders wirkungsvolle Methode zur Erzeugung von Attosekunden-Lichtpulsen zu entwickeln. Das Jenaer Team hat die erzeugte Strahlung gemeinsam mit Wissenschaftlern aus Düsseldorf und Belfast charakterisiert und die „Methode zu einer der bisher Effizientesten“ weiterentwickelt, so Christian Rödel vom Institut für Optik und Quantenelektronik der Universität Jena.
Abb.: Targetkammer für ein Experiment um relativistische Laserplasmen zu untersuchen. (Bild: J.-P. Kasper/FSU)
Dabei benutzen die Forscher „relativistische Spiegel“. Ein Laserstrahl erzeugt diesen Spiegel durch einen Schuss auf eine Oberfläche, die dabei so stark aufheizt, dass sie in eine Art metallischen Zustand übergeht – ein reflektierendes Plasma. Vom elektrischen Feld des Lasers angetrieben, beginnt dieses Plasma mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zu schwingen.
„Das ist die ideale Ausgangssituation, um den darauf fokussierten Laserpuls in einen Attosekundenpuls umzuwandeln“, erklärt Rödel. „Diese Methode ist zwar schon seit einigen Jahren bekannt, allerdings haben wir erstmals deren Effizienz untersucht und dabei Erstaunliches festgestellt“, betont der Jenaer Physiker.
Nach herkömmlicher Vorgehensweise ist diese Methode nicht viel wirkungsvoller, teilweise sogar ineffizienter, als andere. Dass jedoch viel mehr Potenzial in ihr steckt, konnten die Forscher um Rödel beweisen, indem sie eine weit verbreitete Annahme widerlegten, die die Methode bisher ausbremste. Entscheidend ist dabei der Zustand des Plasmaspiegels.
„Die Experten sind immer vom idealen Spiegel ausgegangen, das heißt von einem harten Übergang vom Vakuum zum reflektierenden Plasma“, sagt Rödel. „Weicht man allerdings den Spiegel etwas auf, kann der Plasmaspiegel stärker schwingen und man erhält intensivere Attosekundenpulse.“ Diese Aufweichung erreichten die Jenaer Experten indem sie ursprünglich als störend angesehene Effekte während des Laserbeschusses zuließen. Normalerweise gehen dem extrem intensiven Laserpuls weniger starke Lichtblitze voraus, die den Spiegel angreifen. Mit technischen Hilfsmitteln lassen sich diese zwar herausfiltern, doch die Jenaer Physiker ließen einige durch und erkannten, dass sie sogar hilfreich sein und den Erzeugungsprozess sehr begünstigen können, wenn man sie genau dosiert.
Die neuen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, noch intensivere Attosekunden-Lichtblitze zu produzieren. Diese können Forscherinnen und Forscher dann weltweit in Experimenten einsetzen und viel mehr über die Dynamik von Elektronen erfahren – was also zum Beispiel passiert, wenn Elektronen zwischen Atomen und Molekülen hin und her springen.
FSU / PH
