entdeckt_02_2012

entdeckt 02 .12 TITEL WWW.Hzdr.DE schwieriger, da man korrekt den Mittelwert über die Energien aller Teilchen in der Elektronenwolke bilden muss. Weiterhin sind relativistische Effekte zu berücksichtigen, da der Laser Elektronen sehr schnell bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. So besagt die Einsteinsche Relativitätstheorie, dass Uhren, die sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegen, unterschiedlich schnell ticken. Dieser als Zeitdila- tation bekannte Effekt ist vernachlässigbar für langsame Teilchen, wird aber wichtig für schnelle Geschwindigkeiten nahe der des Lichts – wie zum Beispiel für von einem Laser geheizte Elektronen. Stellt man sich vor, dass jedes einzelne Elektron in der vom Laserpuls erzeugten Wolke seine eigene Uhr hätte und sich auf der Laserwelle wie ein Surfer auf einer Wasserwelle bewe- gen würde, dann säßen zu jedem Zeitpunkt einige Elektronen oben auf dem Wellenberg, während andere sich im Wellental befänden und wieder andere dazwischen. Die Surfer auf dem Wellenberg erfahren die höchste Beschleunigung. Je nach ihrer Geschwindigkeit ticken ihre Uhren langsamer als die der anderen Surfer. Das heißt, dass jedes Elektron die Laserwelle zu verschiedenen Zeitpunkten „sieht“ – und zwar abhängig von seiner Position auf der Laserwelle. Es ist im Alltag schwer, sich diesen relativistischen Effekt vorzustellen, er ist aber not- wendig, um die Energie laserbeschleunigter Teilchen richtig vorherzusagen. Für die Vorgänger von DRACO und PENELOPE stimmen die Vorhersagen der Lehrbücher noch gut mit den Ergebnissen aus den Experimenten überein. Bildlich gesprochen heißt das, dass die Welle, auf der die Elektronen surfen, noch so flach ist, dass relativistische Effekte kaum eine Rolle spielen. Sollte Thomas Kluges Modell stimmen, so wird sich für zukünftige Hochleistungslaser-Systeme, die zehn- bis hundertmal höhere LICHTFEUERWERK: Fokussiert man den Strahl eines Hochleis- tungslasers in Luft, so bildet sich ein Filament – ein Bereich, in dem Laserlicht und Materie so wechselwirken, dass ein neues Lichtspektrum entsteht. Hier erzeugt weißes Licht, das im weiteren Verlauf auf Staub in der Luft trifft, buntes Laserlicht. Für zukünftige Hochleistungslaser-Systeme mit zehn- bis hundertmal höheren Laserintensitäten sind die Modelle aus den Lehrbüchern nicht genau genug.

entdeckt_02_2012

Pages