Laser simuliert das Innere einer Sonne

14. Juli 2004, 11:46
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Plasma mit extrem schnellen Teilchen erzeugt

Berlin - Mit einem Hochleistungslaser simulieren Wissenschaftler des Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) in Berlin Verhältnisse, wie sie im Inneren der Sonne herrschen. Durch die Schaffung exotischer Materialzustände erhoffen sie sich neue Einsichten in die Vorgänge, die im Inneren von Plasma herrschen.

Zur Erzeugung von Zuständen, ähnlich wie im Inneren von Sternen, verwenden die Forscher am MSI zwei verschiedene Hochleistungslaser. Beide feuern innerhalb von Bruchteilen einer Milliardstel Sekunde. In diesem Kosmos von nur wenigen Kubikmikrometern Raum entsteht ein Plasma mit extrem schnellen Teilchen. Die wichtigste Frage für die MBI-Forscher ist dabei, wie wird Energie in solch relativistischen Plasmen erzeugt. Der erzeugte Protonenimpuls kann aber auch zur Strukturuntersuchung von ganz normaler Materie, Festkörpern oder biologischen Molekülen genutzt werden.

"Schwindelerregende Karussellfahrt"

"Unser Laserlicht ist so stark, dass Elektronen in diesem Feld bis auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und das, obwohl sie in einer Millionstel Sekunde hundert Mio. Mal ihre Bewegungsrichtung umkehren, eine schwindelerregende Karussellfahrt", erklärt Matthias Schnürer vom MBI.

Derzeit erzeugen die Wissenschaftler in ihrem Hochleistungs-Laserlabor kurzfristig Lichtleistungen von vielen Milliarden Kilowatt. Zum Vergleich: Ein Kilo TNT liegt bei einer Million Watt, ein Blitz kommt immerhin schon auf eine Billion Watt. Der Laser am MBI schafft zurzeit 25 Terawatt, 100 Terawatt sind demnächst vorgesehen. Anders ausgedrückt: Die MBI-Forscher setzen kurzfristig mehr Lichtleistung frei als alle Kraftwerke dieser Welt im Dauerbetrieb erzeugen.

Diese immense Energiedichte dauert jedoch nur extrem kurz. "Unsere Pulse dauern etwa eine Millionstelsekunde. Außerdem ist die Fläche sehr klein. Wir fokussieren den Strahl auf wenige Mikrometer Durchmesser", so Schnürer. Da diese Technik in Europa einmalig ist, hat sie das MBI mittlerweile zu einem begehrten Kooperationspartner für ähnliche Experimente gemacht. (pte)

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