Ludwig-Maximilians-Universität München
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Licht-Materie-Wechselwirkung

Trotz Trägheit in Aktion beobachtet

München, 05.02.2016

Physiker der LMU und des MPQ bestimmen die Zeitspanne, die Elektronen in Atomen benötigen, um auf die elektromagnetischen Kräfte des Lichts zu reagieren.

Optische Attosekundenblitze fangen die Bewegung träger Elektronen ein. Graphik: Christian Hackenberger

Im Wettlauf um immer schnellere Elektronik könnte Licht eine wichtige Rolle spielen. So verfolgen Physiker zum Beispiel das Ziel, mit kurzen Lichtpulsen einer präzise kontrollierten Wellenform elektrische Ströme in Schaltkreisen mit Lichtfrequenzen zu steuern. Bislang ist noch nicht geklärt, ob die Elektronen in den Schaltkreisen den Lichtschwingungen unmittelbar folgen, wie schnell sie auf das Drücken eines „licht-basierten“ Knopfes reagieren oder wie schnell Elektronen, die in Atomen, Molekülen oder Festkörpern gebunden sind, auf die Einstrahlung von Licht ansprechen. Jetzt hat ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Dr. Eleftherios Goulielmakis und Ferenc Krausz, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentalphysik der LMU und Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ), zusammen mit Forschern der Texas A&M University (USA) und der Staatlichen Lomonossow-Universität Moskau (Russland) erstmals einen solchen Verzögerungseffekt gemessen.

Die Forscher regten mit optischen Attosekunden-Lichtpulsen Krypton-Atome an und beobachteten, dass es ungefähr 100 Attosekunden dauert, bis sich die Reaktion der Elektronen auf die elektromagnetischen Kräfte des Lichtes bemerkbar macht. “Unsere Untersuchung setzt einen Schlussstrich unter die Jahrzehnte währende Debatte über die fundamentale Dynamik der Licht-Materie-Wechselwirkung“, sagt Eleftherios Goulielmakis, der die Forschungsgruppe „Attoelectronics“ am Max-Planck-Institut für Quantenoptik leitet. „In den letzten Dekaden waren wir bereits in der Lage, sowohl die Drehbewegungen als auch die Kernbewegungen in Molekülen mit der Femtosekundentechnologie aufzudecken. Jetzt können wir erstmals auch die Reaktion der in den Atomen gebundenen Elektronen in Echtzeit verfolgen.“ Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher aktuell in der Fachzeitschrift Nature.
(Nature 2016)                                       MPQ/LMU