Auf Quantenpfaden durch das Heliumatom

Mittels Elektronenholographie in ultrakurzen Laserimpulsen durchleuchten Wissenschaftler der Max-Planck-Institute für Kernphysik (Heidelberg) und Quantenoptik (Garching) erstmals Heliumatome.

Wie bewegen sich die Elektronen in einem Atom, und was genau passiert, wenn diese Bewegung gestört wird? Antworten darauf konnte bisher nur die theoretische Physik geben, da sich eine direkte zeitaufgelöste Abbildung dieser Prozesse den verfügbaren Messmethoden entzog. Einen neuen Zugang bietet die Attosekundenphysik, die eine Genauigkeit von weniger als einem Millionstel einer Milliardstel Sekunde verspricht. Am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) in Garching konnten Wissenschaftler des Heidelberger Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) um Prof. Joachim Ullrich in Zusammenarbeit mit ihren Garchinger Kollegen aus der Nachwuchsgruppe von Dr. Matthias Kling nachweisen, dass Elektronen aus der Ionisation von Heliumatomen in ultrakurzen Laserimpulsen eine der Holographie analoge Interferenz zeigen. Damit wurde eine wichtige Grundlage für Elektronenholographie von Atomen gelegt (Physical Review Letters 103, 053001 (2009)).

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Weitere Informationen:

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<link http: link.aps.org doi physrevlett.103.053001 _blank external-link external link in new>Originalveröffentlichung

<link http: www.mpi-hd.mpg.de ullrich _top external-link external link in new>Abteilung Ullrich am MPIK

<link http: www.mpi-hd.mpg.de keitel dbauer _top external-link external link in new>Gruppe von Dieter Bauer am MPIK

<link http: www.attoworld.de junresgrps attosecimaging.html _top external-link external link in new>Nachwuchsgruppe von Matthias Kling am MPQ

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Kontakt:

Prof. Dr. Joachim Ullrich
Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg
Tel.: +49-6221-516-696
E-Mail: joachim.ullrich AT mpi-hd.mpg.de

Dr. Dieter Bauer
Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg
Tel.: +49-6221-516-186
E-Mail: dieter.bauer AT mpi-hd.mpg.de

Dr. Matthias F. Kling
Nachwuchsgruppe "Attosecond Imaging"
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching
Tel.: +49-89-32905-234
E-Mail: matthias.kling AT mpq.mpg.de

Abb. 1: Ionisation von Helium in einem ultrakurzen Laserimpuls. Das Elektron wird zu den Zeitpunkten t1 bzw. t2 im jeweiligen Maximum der elektrischen Feldamplitude (gelbe Kurve) aus dem Atompotential (blauer Trichter) freigesetzt. Die beiden Teilwege tasten dabei das Rumpfion in verschiedener Weise ab. Die entsprechenden Wellenpakte des auslaufenden Elektrons (rechts) überlagern sich schließlich und interferieren.
Abb. 2: Berechnetes Interferenzmuster eines Elektrons nach Ionisation von Helium in einem ultrakurzen Laserimpuls. Dargestellt ist die Häufigkeitsverteilung der Geschwindigkeit parallel (horizontale Achse) und senkrecht (vertikale Achse) zur Laserpolarisation.
Abb. 3: Künstlerische Darstellung der Ionisation von Helium in einem ultrakurzen Laserimpuls und der beiden Wege des Elektrons zum Detektor, auf dem ein Interferenzmuster entsteht (Bildquelle: MPQ).