Physikern gelingt Premiere: Ultrakurze Laserpulse schweißen ultrakalte Atome zusammen

06.06.2008

Wissenschaftler des Instituts für Experimentalphysik der Freien Universität Berlin und des Physikalischen Instituts der Universität Freiburg sind dem Ziel der Entwicklung neuer Materie ein Stück näher gekommen. Erstmals ist es ihnen gelungen, Atome in einem ultrakalten Gas mit Hilfe von ultrakurzen Laserpulsen zu Molekülen zu verschweißen.

Die Forscher haben Laserpulse genutzt, wie man sie beispielsweise für Operationen in der Augenchirurgie verwendet. Trotz der hohen Energie dieser ultrakurzen Pulse sind die auf diese Weise geformten Moleküle ebenso kalt wie die Atome, aus denen sie gebildet wurden. Wie die Forscher herausfanden, wechselwirken die Moleküle überraschenderweise nach ihrer Bildung weiterhin mit dem ultrakurzen Laserpuls, indem sie für kurze Zeit Energie aus dem Puls aufnehmen und wieder an diesen abgeben. Dieser kohärente Prozess wiederholt sich auf einer Zeitskala von einigen Billiardstel Sekunden, abhängig von der Laserfrequenz und der Bindungsstärke der Moleküle. Die Beobachtungen der Forscher stehen im perfekten Einklang mit quantenmechanischen Berechnungen, welche im Rahmen der Untersuchungen durchgeführt wurden.

Mit ihrer Arbeit haben die Wissenschaftler erstmals in der Realität eine Verbindung zwischen den Welten ultrakurzer Dynamik und ultrakalter Temperaturen hergestellt. Die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung eröffnen ungeahnte Möglichkeiten der Kontrolle und Beeinflussung von Atomen und Molekülen durch Laserlicht. Denn bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt weist Materie Eigenschaften auf, die sich grundlegend von unseren gängigen Vorstellungen unterscheiden. So können sich Teilchen nur wenige Grad über diesem absoluten Nullpunkt völlig reibungslos und damit ohne Energieverlust bewegen.

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