Nobelpreis: Preis für Messungen in der Attosekunden-Physik
Der Nobelpreis in Physik(öffnet im neuen Fenster) wurde 2023 von der schwedischen Akademie der Wissenschaften für Entwicklungen von Experimentellen Methoden zur Untersuchung von Attosekundenphysik an Pierre Agostini, Ferenc Krausz und Anne L'Huillier verliehen. Anne L'Huillier entdeckte Obertöne bei der Erzeugung von Laserstrahlen in Argon, was die notwendigen Grundlagen zur Erzeugung kurzer Laserpulse legte, mit denen kurze Elektronenpulse erzeugt werden konnten.
Wie bei einem Musikinstrument handelt es sich dabei um Schwingungen mit einem mehrfachen der Grundfrequenz des Lasers, bis zur 33-fachen Frequenz, was eine notwendige Grundvoraussetzung zur Erzeugung kurzer Pulse ist. Als Anne L'Huillier kurz vor der Verleihung angerufen wurde, unterrichtete sie gerade Studenten und sagte, dass der Rest der Unterrichtsstunde etwas schwierig wurde. Sie ist erst die fünfte Frau, der ein Nobelpreis in Physik verliehen wurde.
Krausz und Agostini erzeugten und maßen in Experimenten erstmals Pulse mit einer Länge von nur 650 und 250 Attosekunden. Inzwischen konnte die Technik weiter verbessert werden und Pulse auf nur noch 5 Attosekunden verkürzt werden. Derart kurze Pulse erlauben die Beobachtung von Elektronenübergängen, wie sie etwa beim photoelektrischen Effekt stattfinden, für dessen Erklärung Albert Einstein den Nobelpreis erhielt.
Lange Zeit wurde angenommen, dass die Photonen sofort emittiert werden, nachdem die Atome von Elektronen in einen angeregten Zustand versetzt wurden. Aber mit den neuen Experimentaltechniken konnte die Zeit erstmals mit 21 Attosekunden gemessen werden. Moderne Anwendungen konzentrieren sich auf die genauere Beobachtung der Positionen und Verteilung von Elektronen in Molekülen und die Beobachtung von Elektronen in Halbleitern wie den Transistoren von Computerchips.
Mithilfe der neuen Messinstrumente kann nun genauer bestimmt werden, was sich während der Rechenoperationen im Transistor abspielt. Moderne Computerchips können mehrere Rechenschritte pro Nanosekunde berechnen, was einer Milliarde Attosekunden entspricht, die eine Länge von 10 hoch -18 Sekunden haben.