Visionen werden Fortschritte

Ein Automobil samt zugehörigem Getriebe, hydraulische Maschinen, Kriegsgerät und sogar ein Vorläufer des modernen Helikopters – die Liste der Erfindungen, die auf Leonardo da Vinci zurückgehen, ist lang. Die Umsetzung in die Praxis der meisten seiner bahnbrechenden Innovationen hat das Universalgenie der Renaissance freilich nicht erlebt. Die Zeit war noch nicht reif dafür. „Auch heute steht zu Beginn innovativer Technologien zunächst eine Vision, die weit über die bestehenden technologischen Möglichkeiten hinausgeht“, sagt Jens Limpert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. „Und bis heute ist die Umsetzung visionärer Projekte nicht nur risikobehaftet und teuer. Sie kostet meist auch viel Zeit“, so der Juniorprofessor vom Institut für Angewandte Physik (IAP) weiter.

Um genau solchen ambitionierten Forschungsvorhaben den notwendigen „langen Atem“ zu verleihen, unterstützt der European Research Council (ERC) exzellente Nachwuchsforscher und deren Teams. So wie die Gruppe um Limpert: Das internationale Gutachterkonsortium des ERC hat dem Jenaer Physiker jetzt 1,88 Millionen EUR in Form eines „Consolidator Grants“ bewilligt, mit dem das Projekt „Advanced Coherent Ultrafast Laser Pulse Stacking (ACOPS)“ verwirklicht werden soll. Als bisher einzigem Forscher in Thüringen ist es Limpert damit gelungen, gleich zwei Mal von dem europäischen Gremium eine Förderung einzuwerben. Bereits 2009 konnte der Physiker von der Jenaer Universität den ERC von seinen Ideen überzeugen und wurde über ein „Starting Grant“ vier Jahre lang gefördert.

Ziel von ACOPS ist die Entwicklung von Hochleistungs-Ultrakurzpulslaserkonzepten, mit denen sich Teilchen beschleunigen lassen, um sie zur Kollision zu bringen, um bekannte und gar noch unbekannte Elementarteilchen und Materiezustände zu erzeugen und zu untersuchen. „Doch anders als etwa bei großen Teilchenbeschleunigern wie dem CERN in Genf, lassen sich durch die Verwendung von Lasern die Beschleunigungswege um ein Vielfaches verringern und kilometerlange Tunnel werden überflüssig“, nennt Limpert den Vorteil dieses Konzepts. Er verweist auf das derzeit leistungsfähigste Lasersystem, welches zur Teilchenbeschleunigung verwendet wird: den „Berkeley Lab Laser Accelerator“ – kurz BELLA. Dieser Laserbeschleuniger erzeugt Lichtpulse von 30 Femtosekunden mit 40 Joule Pulsenergie und erreicht dabei Spitzenleistungen von über einem Petawatt.

Allerdings schafft BELLA bislang nur etwa einen Puls pro Sekunde und ist zudem alles andere als handlich: Der Laser hat etwa die Größe eines Einfamilienhauses. Solche Lasersysteme kompakter, effizienter, skalierbarer und kosteneffektiver zu machen, das will das Jenaer Team um Limpert nun in den kommenden fünf Jahren dank der Förderung durch den European Research Council in Angriff nehmen. „Wir wollen nicht nur die Größe dieses außergewöhnlichen Lasersystems unterbieten, sondern auch dessen Wiederholrate um den Faktor 10.000 steigern“, kündigt Limpert an.

FSU Jena / CT