LICHT-MATERIE WECHSELWIRKUNG AUF EINER ULTRAKURZEN ZEITSKALA

START-Projekt Y 142Licht-Materie Wechselwirkung auf einer ultrakurzen ZeitskalaThomas BRABEC16.06.2000 Der rasante technologische Fortschritt der letzten Jahre hat die Erzeugung von Laserpulsen mit elektrischen Spitzenfeldstärken ermöglicht, die wesentlich größer sind als die elektrische Feldstärke, der ein Elektron in einem Wasserstoffatom ausgesetzt ist. Setzt man Materie diesen starken Laserfeldern aus, so werden die Elektronen von den Atomkernen weggerissen (ionisiert) und können zu Geschwindigkeiten bis in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Wenn diese hochenergetischen Elektronen mit Atomkernen zusammenstoßen, geben sie Energie in Form von Röntgenstrahlung ab. Unter bestimmten Umständen werden die Lichtquanten kohärent zueinander erzeugt, was - ähnlich wie bei einem Laser - zu einem räumlich begrenzten Strahlprofil und zur Erzeugung von kurzen Röntgenpulsen führt. Ein besonders interessanter Aspekt ist die Möglichkeit Röntgenpulse im Attosekundenbereich (1 Attosekunde = 10-18s) zu erzeugen, eine Zeitdauer die mit Laserquellen nicht erreicht werden kann. Die Kürze dieser Pulse wird anschaulich, wenn man sich vergegenwärtigt, dass Licht in einer Zeitdauer von 3 Attosekunden nur eine Strecke von einem Nanometer (1 Nanometer = 1 Millionstel eines Millimeters) zurücklegt. Laser gepumpte Röntgenquellen machen die Untersuchung von Materie in bisher unerreichten Parameterbereichen möglich, und erlauben eine Vielzahl neuer Anwendungen, die einen breiten Bereich von Forschungsgebieten beeinflussen werden. Zum Beispiel könnten diese Röntgenquellen die Herstellung von noch kleineren elektronischen Bauelementen (Nanolithographie) und neue Untersu-chungs-methoden in der Medizin und Biologie (Röntgendiagnostik) ermöglichen. Mit Hilfe von ultrakurzen Röntgenpulsen wird man grundlegende Prozesse messen können, wie zum Beispiel die Entstehung und das Aufbrechen von chemischen Bindungen, oder die quantenmechanische Bewegung von Elektronen in Atomen, die auf einer Attosekundenzeitskala stattfindet. Der experimentelle Fortschritt hat neue Herausforderungen an die Theorie gestellt. Um die oben angeführten Ziele realisieren zu können, ist ein grundlegendes theoretisches Verständnis von Licht-Materie Wechselwirkungsprozessen in bisher unerforschten Parameterbereichen notwendig, was das Ziel dieses Projektes ist.