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Es ist noch kein halbes Jahr her, da bekamen Dr.
Ferenc Krausz, Professor an der Technischen Universität
Wien, und sein Team von Wissenschaftsministerin
Elisabeth Gehrer den mit 1, 5 Millionen Euro dotierten
Wittgenstein-Preis für ihre Arbeit verliehen. Gut
investiertes Geld! Denn jetzt widmet immerhin schon das
renommierte internationale Forschungsfachmagazin
"Nature" den Arbeiten des 40-jährigen gebürtigen Ungarn
eine Titelseite, und auch der "New York Times" war der
"Mann mit dem schnellen Auslöser" einen Bericht wert.
Was Krausz gemeinsam mit Dr. Markus Drescher von der Uni
Bielefeld und seiner Mannschaft gelungen ist, hat
weltweit vor ihnen noch keiner geschafft und eröffnet
Forschern rund um den Globus neue Einsichten in die
unsichtbare Liliput-Welt der Atome.
In der Schule lernt man, dass zum Beispiel um den
Kern eines Sauerstoffatoms acht Elektronen sausen, und
zwar ähnlich wie bei den Planeten, die um die Sonne
kreisen, jedes auf einer anderen Bahn. Die Elektronen
sind dabei so klein und flink, dass es bisher technisch
nicht möglich war, eine gemessene Momentaufnahme,
vereinfacht gesagt, ein Foto, von ihnen in ihrer
Bewegung zu machen. Jeder Sportfotograf kennt das
Problem: Mit einer "normalen" Verschlusszeit kann man
zwar zum Beispiel problemlos ein scharfes Foto von Anna
Kournikova in Aktion schießen. Der von ihr geschlagene
Tennisball bewegt sich aber um so viel schneller als die
hübsche Russin, dass er auf der Aufnahme nur als gelbe
Schliere erkennbar ist. Man muss also die Verschlusszeit
so stark verkürzen, dass auch noch der Ball
(vergleichbar mit dem blitzschnellen Elektron) scharf zu
sehen ist. Die Verschlusszeit, die dazu für einen
Sportfotografen notwendig ist, beträgt ungefähr eine
Tausendstel Sekunde (je nach Lichtverhältnissen).
Über solch endlose Zeitdimensionen kann Prof. Krausz
nur milde lächeln. Seine Spezialität, für die er auch
den Forschungspreis einheimste, sind ultrakurze
Laserlicht-Blitze im Bereich von Femto- und
Attosekunden. Eine Femtosekunde, das ist –
unvorstellbar, aber wahr – der millionste Teil einer
Milliardstel-Sekunde. Und eine Attosekunde, die ist noch
tausend Mal kürzer. Und um ein vorbeizischendes Elektron
in Bewegung "einzufrieren", braucht man einen so kurzen
Lichtblitz.
Tief in den Kellern der Technischen Universität Wien
steht das Heiligtum des Photonik-Instituts, das Prof.
Krausz leitet: Eine gut zehn Meter lange mit
Plastikplanen abgeschirmte Laborstraße, vollgestopft mit
Computern, Lasern, Spiegeln und Messgeräten im Wert von
rund drei Millionen Euro (unterstützt vom
Wissenschaftsfonds). Ohne Staubfänger an den Schuhen und
Spezialschutzbrille kommt hier keiner rein, denn Staub
ist Gift für die hochsensiblen Instrumente. Und die
gebündelten roten und grünen Laser können das Augenlicht
auslöschen, wenn man versehentlich direkt hinsieht.
Beinahe wie ein Kinderspiel sieht es aus, wenn sich
die Forscher über die bunt schillernde Versuchsanordnung
beugen und einzelne Elemente wie Lego-Bausteine
umgruppieren, um dann den Laserstrahl mittels eines
kleinen Spiegels in einen Stahlzylinder umzuleiten, wo
eine Probe des Edelgases Krypton (mit 36 Elektronen)
darauf wartet, "fotografiert" zu werden. Aber
wissenschaftlich gesehen wurde hier unten im Uni-Keller
Geschichte geschrieben, eine bislang geltende Grenze des
Machbaren in der Physik durchbrochen, und das im
Wettlauf mit Forschungsteams auf der ganzen Welt.
Prof. Krausz: "Man darf sich allerdings unsere
,Elektronen-Aufnahmen' nicht wie richtige Fotos
vorstellen. Es gibt also leider kein Bild mit einem
kleinen Kügelchen, dem fotografierten Elektron, darauf.
Es ist eher so, das wir bei unserem Experiment mit ein
paar Tricks ein Elektron in seiner Bewegung ertappt
haben, wir konnten mit Hilfe des kurzen Laserblitzes
seine Handschrift erkennen, und dann Anfang, Ende und
Dauer seiner Bewegung messen." Und eine genaue Messung,
das ist für Atom-Wissenschafter eben wie ein scharfes
Foto.
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