Frankfurt 2006 – scientific programme
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PV: Plenarvorträge
PV VII
PV VII: Plenary Talk
Friday, March 17, 2006, 08:30–09:15, HV
Ultraschnelle Laserkontrolle an Elektronen, Atomen und Molekülen — •Thomas Baumert — Institut für Physik und CINSaT, Fachbereich Naturwissenschaften der Universität Kassel
Gegen Ende des zwanzigsten Jahrhunderts wurde mit dem Femtosekundenlaser ein faszinierendes Instrument entwickelt. Die von ihm erzeugten ultrakurzen Laserblitze werden oft als Stroboskop eingesetzt, um die primäre Dynamik von Elektronen, Molekülen, chemischen Reaktionen und Festkörpern nach Lichtanregung in Zeitlupe verfolgen zu koennen. Echtzeitbeobachtungen in diesem Ultrakurzzeitregime können nur mit optischen Methoden durchgeführt werden. Diese ultrakurzen und dabei hochintensiven Laserpulse werden aber auch verwendet, um neue physikalische und chemische Prozesse auszulösen. Eine besondere Bedeutung kommt dabei dem Einsatz von Pulsformungsverfahren zu, mit denen das elektrische Feld dieser Laserpulse in Bezug auf Amplitude, Phase und Polarisation rechnergesteuert kontrolliert werden kann. Zusammen mit lernenden Algorithmen und experimenteller Rückkopplung erlaubt dieser Zugang die aktive Manipulation atomarer und molekularer Systeme auf dem Quantenniveau. Diese „schlauen“ Photonen revolutionieren derzeit viele Forschungsgebiete in der Physik, Chemie, Biologie und Technik.
Gegenstand des Vortrages sind verständnisorientierte Grundlagenexperimente aus der Atom- und Molekülphysik, basierend auf der oben skizzierten Lasertechnologie. Zuerst wird ein Experiment zur Interferenz freier Elektronenwellenpakete zusammen mit einer Anwendung zur Laserpulscharakterisierung diskutiert. An Atomen wird dann ein experimentell untersuchter Starkfeldmechanismus vorgestellt, der als Erklärungsansatz für den großen Erfolg der adaptiven Experimentiertechnik an großen Molekülen in starken Laserfeldern dienen kann. Dieser auf SPODS (Selective Population of Dressed States) beruhende Mechanismus ist ultraschnell und über 2000 cm−1 abstimmbar. Abschließend werden Experimente zur Kontrolle der Anregung von elektronischen Zuständen, Vibrationszuständen und Rotationszuständen kleiner Moleküle skizziert.