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Jena (14.01.00) Auf das Fünffache gesteigert haben Physiker der Universität Jena die Potenz ihres Titan:Saphir-Hochleistungs-Lasers. Nach Einbau eines Verstärkers und technischer Modifikationen bringt es das Gerät statt der bisherigen zwei auf nunmehr elf Tera-Watt (elf Billionen Watt) Leistung und zählt damit - neben ähnlichen Geräten in Garching und Berlin - zu den drei stärksten Lasern Deutschlands.
Allerdings entsteht diese Leistung, die etwa dem 10.000fachen eines modernen Kernkraftwerks entspricht, jeweils nur für die Dauer eines Laserpulses von 80 Femtosekunden. Notwendig wurde die Aufrüstung für eine Serie neuer Experimente, die die Wechselwirkungen zwischen intensivem Laserlicht und Materie untersuchen; dazu hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) 1998 ein millionenschweres Schwerpunktprogramm eingerichtet, dessen Fäden bei Prof. Roland Sauerbrey an der Uni Jena zusammenlaufen.
Insgesamt 850.000 Mark kostete die Aufrüstung, davon trug die DFG die Kosten für einen zusätzlichen 700.000 Mark teuren Pumplaser. "Dieses Zusatzgerät sorgt dafür, dass im Herzstück unseres Verstärkers, einem hochreinen Titan:Saphir-Kristall, sehr viel Energie deponiert wird, die die ultrakurzen, zu verstärkenden Laserpulse dann im ,Durchflug' mit sich reißen", erläutert Dr. Heinrich Schwoerer, der die Arbeiten koordinierte. " Der Pumplaser wirkt also als Energiequelle des Laserpuls-Verstärkers." Die Werkstätten der Jenaer Physikalisch-Astronomischen Fakultät ergänzten das bestehende Equipment um ein zwölf Meter langes System aus beindicken Vakuumröhren, durch die der Laserstrahl nun geführt wird. "Bei diesen hohen Intensitäten entstünde sonst bereits eine Wechselwirkung mit den Luftmolekülen", bemerkt Prof. Sauerbrey, und der Laserstrahl würde sich selbst zerstören.
Mit dem leistungsstärkeren Laser stößt sein Team nunmehr das Tor zu einer Hochintensitäts-Röntgenphysik auf. Trifft der Laserpuls, dessen Wellenlänge im roten Lichtbereich bei etwa 800 Nanometer liegt, auf einen Siliziumkörper, so wird er unter spezifischen Bedingungen in einen Strahl mit äußerst kurzer Wellenlänge im nicht sichtbaren Spektrum umgewandelt. Weil der Laserpuls nur 80 billiardstel Sekunden andauert, werden Röntgenbeugungsexperimente mit einer sehr hohen zeitlichen Auflösung möglich. "Damit können wir quasi einen Film drehen, wie sich Atome in Festkörpern bewegen, zum Beispiel während ein Schmelzprozess abläuft", erklärt der Experimentalphysiker eines der derzeit laufenden Projekte, das er zusammen mit der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Eckehard Förster an seinem Institut bearbeitet.
Buchstäblich astronomische Kräfte entfaltet der Röntgenpuls, wenn er auf einen Festkörper fokussiert wird. Seine Intensität entspricht dann annähernd einer Supernova-Explosion im Weltall - "allerdings nur in dem sehr kleinen Fokus von zehn Kubikmikrometer", beruhigt Sauerbrey. Gemeinsam mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig will sein Team solche hochenergetischen Röntgenstrahlen vermessen und optimale Parameter für definierte Wellenlängen herausfinden. Der Braunschweiger Doktorand Rolf Behrens, der für dieses Projekt nach Jena gekommen ist, soll darüber seine Dissertation schreiben.
Das ,Ende der Fahnenstange' ist mit dem elf Tera-Watt-Laser allerdings noch nicht in Sicht. Zusammen mit seinen Partnern am Jenaer Zentum für Optomatronik schaltet sich Sauerbrey in den Wettlauf um einen Peta-Watt-Laser ein, der etwa noch einmal die hundertfache Leistung erreicht. "Das ist grundsätzlich eine andere Entwicklungslinie als die bisherige, im wesentlichen ausgereizte Lasertechnologie", erklärt Sauerbrey. Aber Vorstudien für den Peta-Watt-Laser kann er nun bereits am bestehenden System vornehmen: Etwa wenn es darum geht adaptive Optiken zu testen, die den Laserstrahl in einen noch engeren Fokus bündeln helfen.
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Roland Sauerbrey
Institut für Optik und Quantenelektronik der Universität Jena
Tel.: 03641/947200, Fax 947202
e-mail: sauerbrey@qe.physik.uni-jena.de
Friedrich-Schiller-Universität
Referat Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Wolfgang Hirsch
Fürstengraben 1
07743 Jena
Tel.: 03641/931031
Fax: 03641/931032
e-mail: h7wohi@sokrates.verwaltung.uni-jena.de
Laboransicht aus dem Jenaer Uni-Insitut für Optik und Quantenelektronik, im Vordergrund rechts der n ...
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Blick durch den großen Titan:Saphir-Verstärkerkristall.
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Criteria of this press release:
Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects
German
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