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Neuer Weltrekord für ultrakurze Röntgenpulse

Durch den Vorstoß in den Bereich der Attosekunden werden Vorgänge im Atom sichtbar.

Nahaufnahme über die Röntgen-Quelle der Attosekundenpulse, wie sie gerade vom (roten) Laser gepumpt wird.

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Nahaufnahme über die Röntgen-Quelle der Attosekundenpulse, wie sie gerade vom (roten) Laser gepumpt wird.

Nahaufnahme über die Röntgen-Quelle der Attosekundenpulse, wie sie gerade vom (roten) Laser gepumpt wird.

Versuchsaufbau mit Reinhard Kienberger (li.) und Michael Hentschel

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Versuchsaufbau mit Reinhard Kienberger (li.) und Michael Hentschel

Versuchsaufbau mit Reinhard Kienberger (li.) und Michael Hentschel

Einen neuen Weltrekord für ultrakurze Röntgenpulse meldet das Institut für Photonik der Technischen Universität (TU) Wien in der neuen Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Nature. 650 Attosekunden - eine Attosekunde ist der trillionstel Teil einer Sekunde - dauert ein derartiger Blitz. Verwendet man diese Blitze gleichsam als Zeitmikroskop können die Forscher erstmals ins Innere von Atomen blicken.

"Erzeugt werden die Röntgenblitze mit Hilfe von Laserpulsen in der Länge von Femtosekunden - billiardstel Sekunden", erklärte dazu Ferenc Krausz. Der Laserpuls wird auf einen Gasstrahl des Edelgases Neon gelenkt, dort ionisiert die Energie des Lasers die Neonatome. Das heißt es wird ihnen für den winzigen Bruchteil einer Sekunde ein Elektron entrissen, beim Zurückfallen in seine ursprüngliche Lage sendet das Elektron den gewünschten, ultrakurzen Röntgenblitz aus.

Mit ihrem Röntgenblitzen können die Wissenschafter - vergleichbar mit einem Stroboskop oder auch einer Hochgeschwindigkeitskamera - Vorgänge in der Mikrowelt der Atome und Moleküle zerlegen und sichtbar machen. Grundsätzlich gilt, je kürzer der Puls, desto höher die Auflösung. Bisher konnte man mit Laserpulsen im Bereich von Femtosekunden immerhin schon Bewegungen von Molekülen und Atomen beobachten. Mit den Attosekundenblitzen geht es erstmals ins Innere von Atomen selbst, die Bewegung von Elektronen wird sichtbar.

Sichtbar bedeutet nun nicht, dass das ganze wie auf einer Leinwand abgebildet wird. Vielmehr senden die Forscher für ihren Blick in die Mikrowelt kurz hintereinander zwei Röntgenpulse aus. Aus den Unterschieden von Pump- und Teststrahl, gemessen mit einem so genannten Spektrometer oder auch einem Detektor, der die Energie des Pulses bestimmt, berechnen sie dann die Vorgänge im Inneren der Atome.