Physikern gelang es, die Teilchen mit Laserpulsen zu bewegen. Hamburger an Experiment beteiligt

Hamburg. Gelänge es, die Bewegungen von Elektronen in Atomen gezielt zu verändern, ließen sich womöglich völlig neue, extrem schnelle Schalter etwa für Computerchips entwickeln. Das Problem ist allerdings: Wenn sich Elektronen regen, etwa, weil sie durch kurze Lichtpulse angeregt werden, läuft die Bewegung der Teilchen in Attosekunden ab - eine Attosekunde ist der Milliardste Teil einer Milliardstel Sekunde. Entsprechend schwer ist es, sie zu beeinflussen oder gar zu kontrollieren.

Einem Team von Physikern um Dr. Eleftherios Goulielmakis vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in München und Prof. Robin Santra vom Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) in Hamburg, das zum Desy gehört, ist es jetzt erstmals gelungen, Elektronen durch extrem kurz gepulste Laserstrahlen zu bewegen.

Dafür machten sich die Forscher die Wellenform des Lichts zunutze. In die Wellen von bereits sehr kurzen Lichtblitzen bauten sie kleinste Abweichungen des typischen Lichtschwingungsverhaltens ein. Dies funktionierte, indem ein spezielles Gerät einen weißen Laserstrahl in drei Farbkanäle aufspaltete und nach den Berechnungen der Forscher so neu zusammenfügte, dass noch kürzere Pulse entstanden.

Elektronen sind in Atomen sehr stark gebunden. Um einzelne Elektronen zu packen und in eine Richtung zu drängen, sei ein sehr starker Laserpuls nötig; um die Elektronen gemeinsam zum Schwingen zu bringen, müsste der Laserpuls extrem kurz sein, hatten die Forscher vermutet. Tatsächlich gelang es ihnen dann in einem Experiment mit Edelgasatomen, durch den extrem kurz gepulsten und zugleich sehr starken Laser Elektronen in mehreren Atomen auf die gleiche Weise zu bewegen. "Das ist ein unglaublicher Durchbruch", sagt Robin Santra. "Noch vor einigen Jahren erschien uns dies undenkbar."

(mha)