Wiener Wissenschafter schlagen neue Methode für Lichtblitze vor, die bisherige Weltrekorde dramatisch unterbieten könnte
Wien - Schon bald könnte die Genauigkeit von "Zeitmikroskopen" enorm gesteigert werden. Wie Andreas Ipp vom Institut für
Theoretische Physik der Technischen Universität (TU) Wien gemeinsam
mit Kollegen vom Max-Planck-Institut für Nuklearphysik in Heidelberg
in der renommierten Fachzeitschrift Physical Review Letters
vorschlägt, könnte über ein sogenanntes Quark-Gluon-Plasma
millionenfach kürzere Lichtblitze erzeugt werden als das bisher
möglich war, teilte die TU am Dienstag mit.
Mit Hilfe der extrem kurzen Lichtblitzen wollen Forscher
Momentaufnahmen vom Innenleben der Atome erhalten. Vergleichbar mit
einem Stroboskop-Licht in der Disco werden Bewegungen quasi in Einzelbilder
zerlegt, die dann ausgewertet werden können. Je kürzer die Pulse,
desto genauer wird die Angelegenheit. Im Bereich der Attosekundenblitze (eine
Attosekunde ist ein Milliardstel von einem Milliardstel einer Sekunde
oder 0,000000000000000001 Sekunden) wird sogar die Bewegung von
Elektronen um den Atomkern erfassbar. Die Wissenschafter sprechen bei
der Methode daher auch von einem "Zeitmikroskop".
Völlig neue Wege
Bisher wurden die kürzesten Lichtpulse im Attosekundenbereich
erzeugt, indem man Atome mit Laserstrahlen beschoss, deren dabei
aufgebaute Energie in Form kurzer Lichtblitze wieder abgegeben wurde.
Die nun vorgeschlagene Methode geht völlig andere Wege: "Lässt man
schwere Ionen beinahe mit Lichtgeschwindigkeit kollidieren, bilden
sie für einen winzigen Sekundenbruchteil ein Quark-Gluon-Plasma, das
als Lichtquelle für ultrakurze Pulse dienen kann", erklärt Andreas
Ipp vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien.
In einem Quark-Gluon-Plasma, dem Zustand, in dem sich die Materie
kurz nach dem Urknall befand, ist die Temperatur so hoch, dass selbst
Protonen und Neutronen in ihre Bestandteile "aufgeschmolzen" werden.
Die winzigsten Bauteile der Materie - Quarks und Gluonen - bewegen
sich dann wirr durcheinander. Heute kann dieser Materiezustand in
großen Beschleunigeranlagen, etwa am Europäischen
Kernforschungszentrum CERN, experimentell hergestellt werden.
Blitze im Yoctosekunden-Bereich
Während der extrem kurzen Zeit, in dem sich die Ionen bei der
Kollision im Quark-Gluon-Plasma-Zustand befinden, können sie
Lichtteilchen aussenden. Die Blitze, die dabei entstehen, dauern nur
einige Yoktosekunden (zehn hoch minus
24 Sekunden) lang. Das ist etwa die Zeit, die das Licht benötigt, um
einen Atomkern zu durchqueren. Solche Zeitskalen sind mit
menschlichen Maßstäben kaum zu beschreiben: Die Länge des Pulses
verhält sich zu einer Tausendstelsekunde etwa so wie eine
Tausendstelsekunde zum Alter des Universums.
Die Lichtpulse sind zwar nicht besonders energiereich, aber weil
sie alle ihre Energie in einem einzigen winzigen Augenblick abgeben,
erreichen sie in dieser kurzen Zeit eine Leistung von mehreren
Terawatt - vergleichbar mit der Leistung aller Kraftwerke der Erde
zusammengenommen. (red/APA)
