Laser am Limit: Materie in ultrastarken Laserfeldern

Präsentation zum Thema: "Laser am Limit: Materie in ultrastarken Laserfeldern"—  Präsentation transkript:

1 Laser am Limit: Materie in ultrastarken Laserfeldern

2 Laser im Leben der Physiker
… und nicht nur die Theoretiker träumen von immer intensiveren Lasern mit kürzeren Pulsen

3 Laser: Light Amplification by stimulated Emission of Radiation

4 Schwache und starke Lichtfelder
Strecken, Verstärken, Komprimieren Derzeit bis ca. 10 Watt / cm 22 2 Energie pro Zeit wie Stromverbrauch in ganz Deutschland … wenn auch nur für Femtosekunden ! Weitere Petawatt Lasersysteme im Bau in Deutschland an der GSI, MPQ und in Jena Strickland & Mourou 1979

5 Wechselwirkung von Materie mit starken Laser Feldern

6 Ansteigende Laser Intensität
Materie in intensiven Laserfeldern: von der Quantenoptik in Richtung Hochenergiephysik Ansteigende Laser Intensität

7 Quantensysteme in solchen Feldern: Elektron im starken Laser Feld
Schwächeres Feld Sehr starkes Feld mit deutlichem Einfluss der Magnetfeldkomponente

8 Auch interessant: Rolle des Kerns und anderer Elektronen
Jens Prager

9 Zwei-Elektronen Atom: Laser-induzierte Doppel Ionization
Rot: Äußeres Elektron; Grün: Inneres Elektron

10 Tunneln und Rekollisionen bei Ionen in super intensen Laserfeldern
Korrelierte Doppelionisation & Hochfrequenzlicht

11 Relativistische Quantendynamik
Dirac Gleichung Relativistische Theorie: Teilchen nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit Licht gleich schnell in allen Bezugssystemen - Wellenfunktion mit 4 Komponenten - Spin Quanteneigenschaft und die Möglichkeit von Antimaterie

12 Dirac Dynamik in starken Laserfeldern
Freies Elektron Mott Streuung an nacktem Uran . Laser Polarisations Richtung Laser Propagations Richtung [atomare Einheiten] E= 640 a.u., w= 8 a.u., kin. Energie ca. 40 keV

13 Spin Dynamik

14 Antimaterie durch starke Laserfelder

15 Elektron-Positron Dynamik im Laserfeld
Auf dem Weg zur Schwinger Feldstärke

16 Kernphysik mit Laser-Plasma Wechselwirkung

17 Kernfusion mit Lasern D + D He + n Neutron mit 2.45 MeV 3

18 Teilchenphysik mit hochintensiven Laserpulsen
Beispiel Positronium in Hochintensitätslaserpulsen Hochfrequenz Laser e + e - X und Strahlen g m m - + + g * e Z-Boson Erzeugung + + e - e + + e - Z 91 GeV e - + g e Suche nach Resonanzen und Struktur im Zerfall von Elektronen *

19 „Zusammenfassung“