Energieverteilung stark reduziert

In der Laser-Plasma-Physik werden hochintensive Laserimpulse eingesetzt, um Elektronen zu beschleunigen, was wiederum Ionen in hohe Geschwindigkeit versetzt. Diese neuartigen Geräte sind herkömmlichen Teilchenbeschleunigern in einigen Punkten überlegen. Limitierend war nur, dass Ionen mit breitest möglicher Energieverteilung - von 0 bis zur Maximalenergie - erzeugt wurden.

Einem Team aus deutschen und amerikanischen Forschern, zu dem auch Jörg Schreiber, Doktorand am Institut für Kernphysik von Professor Dr. Dieter Habs an der Ludwig- Maximilians-Universität (LMU) München und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching gehört, gelang jetzt ein Durchbruch. Bei ihren Experimenten fokussieren die Forscher die leistungsstärksten und intensivsten Laserimpulse, die derzeit erzeugt werden können, auf dünne Folien. Elektronen werden durch den Lichtdruck nach vorne gedrückt und treten auf der Rückseite wieder aus, wo hohe elektrostatische Felder entstehen. In diesen Feldern werden Ionen beschleunigt, die auf der Rückseite der Folie sitzen.

Die Ionen werden also nicht direkt durch den Laserstrahl beschleunigt, sondern durch die Elektronen, die durch die Laserenergie in einen Plasmazustand versetzt werden. Mit Hilfe eines speziellen Gerätes können dann die verschiedenen Ionen aufgetrennt und die jeweils zugehörige Energieverteilung bestimmt werden. Am Ende landen die Ionen, je nach Ladung, Masse und Energie, in verschiedenen Bereichen so genannter CR39-Platten. Werden diese Plastikplatten anschließend mit Natronlauge (NaOH) behandelt, werden die Aufschlagpunkte der Ionen als winzige Krater sichtbar und können gezählt werden.

In vorangegangenen Experimenten wurde bereits gezeigt, dass Laser- Plasma-Geräte dichtere Ionenpulse als konventionelle Teilchenbeschleuniger erzeugen können. Problematisch war nur die maximal weite Energieverteilung, die einen breiten Einsatz der Geräte unmöglich machte. Dank der nun gezeigten stark reduzierten Energieverteilung könnte sich das ändern.

COMPAMED.de; Quelle: Ludwig-Maximilians-Universität München