Podcasts about quantenoptik

Die Quantenphysik - für die meisten von uns ein einziges Rätsel. Um es zu lösen, haben Sam und Lisa vom Alles-was-Redaktionsteam Professor Dr. Monika Aidelsburger ins Studio eingeladen. Die Physik-Professorin und Leiterin der Forschungsgruppe "Kontrollierte Quantensysteme! am Max-Planck-Institut für Quantenoptik stellt sich Laienfragen und vermittelt auf charmante Weise ihre Begeisterung für ihre Disziplin.

In dieser Folge spreche ich mit Sven Ramelow über Quantenoptik. Sven leitet eine Nachwuchsgruppe an der HU Berlin, die mit Hilfe von Photonen Grundlagen der Quantenphysik untersucht, aber auch spannende Anwendungen entwickelt. Das Feld hat im letzten Jahr durch den Nobelpreis für Physik große Anerkennung bekommen, nicht zuletzt deswegen weil die grundlegenden Arbeiten bahnbrechend für die Entwicklung von Quantencomputern und Quantenkryptographie waren. Wir umreißen das Feld und geben einen Ausblick auf die Themen, die wir in den folgenden Podcasts besprechen wollen.

Nach längerer Zeit sind wir mal wieder da, denn wir können uns die diesjährige Verleihung des Physik-Nobelpreises natürlich nicht entgehen lassen. Wie immer überall, wo es Podcasts gibt. Viel Vergnügen! #nobelpreis23 #laserpulse #quantenchemie #quantenphysik #quantenoptik ********** Anmerkungen, Fragen, Kritik oder interessante Themenvorschläge bitte an physikgeplaenkel@gmail.com ********** Unsere Instragram Seite: https://www.instagram.com/physikgeplaenkel/ Unsere Facebook Seite: https://www.facebook.com/Physik-Geplänkel-1153934681433003/ Unser Youtube Channel: https://www.youtube.com/channel/UCD1CT-nTdEagwMF16P6gIKQ/ Folgt uns unter "Physik-Geplänkel" auf Spotify, iTunes, Deezer, PocketCasts oder als Amazon Alexa Skill. Oder am besten direkt unter https://physik-geplaenkel.podigee.io/

Diese Woche im Tech Briefing:Thema der Woche: Vergangene Woche wurden die diesjährigen Gewinner des prestigeträchtigen Nobelpreises verkündet. Im Tech Briefing interessieren uns heute die Preisträgerinnen und Preisträger und die Technologien aus Chemie, Physik und Medizin. Chemie: Der Chemie-Nobelpreis ging an Moungi Bawendi, Louis Brus und Alexei Ekimov für die Entdeckung der sogenannten Quantenpunkte.Physik: Die Preisträger sind Pierre Agostini von der französischen Aix-Marseille-Universität, Ferenc Krausz, Direktor des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching, und Anne L'Huillier von der schwedischen Universität von Lund.Medizin: Dieses Jahr ging der Nobelpreis für Medizin an die in Ungarn geborene Biochemikerin Katalin Karikó und den US-Immunologen Drew Weissman. Sie legten das wissenschaftliche Fundament für eine Technologie, die seit der Corona-Pandemie wirklich jedem Kind ein Begriff ist: Die mRNA-Impfung.Dazu: Wie werden die gelobten Technologien bereits heute ganz alltäglich bei uns eingesetzt? Plus: Nachrichten aus der Welt der BigTech, Startups und TechnologieKorrektur: Anne L'Hiullier ist die 5. Frau, die den Physiknobelpreis gewonnen hatDie kostenlose Economy Edition unseres Tech Briefing Newsletters können Sie hier kostenlos abonnieren.Ab sofort steht die neue The Pioneer Podcast App kostenlos im Apple App Store und im Google Playstore zum Download bereit.Haben Sie Fragen? Schreiben Sie uns gerne eine Mail an kontakt@mediapioneer.com.Moderation: Christoph Keese und Lena WaltleRedaktionsassistent: Clara Meyer-HornProduktion: Till Schmidt Hosted on Acast. See acast.com/privacy for more information.

Der Physik-Nobelpreis 2023 geht an drei Teilchenforscher: Ferenc Krausz forscht in Garching bei München und leitet das Max-Planck-Institut für Quantenoptik. Er teilt sich den Nobelpreis mit Anne L'Huillier aus Schweden und Pierre Agostini aus den USA. Mit der Forschung könnten künftig auch Krankheiten früher erkannt werden. Jochen Steiner im Gespräch mit Uwe Gradwohl, SWR-Wissenschaftsredaktion.

Der Direktor des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching bei München, Ferenc Krausz, freut sich, zu den drei Trägern des diesjährigen Physik-Nobelpreises zu gehören: "Man versucht, sich daran zu gewöhnen." Der österreichisch-ungarische Forscher betonte: "Ich beschäftige mich sehr viel lieber eigentlich mit der Forschung, die uns hier Tag täglich beschäftigt. Aber tatsächlich habe ich damit dieses Mal auf gar keinen Fall gerechnet. Das war absolut unerwartet."

Krebs ist eine Volkskrankheit – laut dem Bundesministerium für Gesundheit erkranken jährlich in Deutschland insgesamt etwa 500.000 Menschen neu an Krebs. Um Erkrankungen früher zu erkennen und besser behandeln zu können, ist eine schnelle und zuverlässige Diagnostik entscheidend. Standard bei der Diagnostik ist aktuell die Infrarot-Mikroskopie, die dazu beiträgt, gesunde Zellen von Krebszellen zu unterscheiden, jedoch an ihre Grenzen bei der Detektion stößt. Diese Probleme könnten durch Quantenoptik womöglich umgangen werden.Prof. Dr. Markus Gräfe vom Institut für Angewandte Physik (IAP) der TU Darmstadt forscht im Projekt „Quancer“ mit Quantenoptik nach neuen Werkzeugen für die Krebsdiagnostik. Warum hat Quantenoptik das Potenzial, die Diagnostik zu verbessern? Wie sieht die Arbeit an diesem neuen Werkzeug zur Diagnostik aus? Wie unterscheidet es sich von anderen Verfahren? Was kann damit erreicht werden? Antworten auf diese und weitere Fragen gibt Prof. Dr. Gräfe in dieser Episode von „Hessen schafft Wissen“.

Immanuel Bloch ist ein äußerst fleißiger Wissenschaftler. Er publiziert so viele neue Erkenntnisse, dass er als Kandidat für den Nobelpreis gehandelt wird. Blochs Domäne ist die Quantenforschung, also der Teil der Physik, der sich mit dem Verhalten kleinster Teilchen befasst und in dem in den nächsten Jahren gewaltige Technologiesprünge erwartet werden. Was mit der Quantentechnik vielleicht bald möglich ist: Das erklärt Bloch im SZ-Podcast „München persönlich“ – und er erzählt, wie er die Faszination für die Physik entdeckte und warum er Angebote, in Stanford oder Yale zu lehren, bisher ablehnte. Bloch, der 1972 in Fulda geboren wurde, hat in München zwei Arbeitsplätze: einen in Garching, wo er als Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik wirkt, und einen in der Schellingstraße, an der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität, wo er eine Professur inne hat. Was er im Universitätsviertel und bei den Studenten an Wandel erlebt – auch darüber spricht er beim Spaziergang durch die Maxvorstadt.

In der Mittagsfolge sprechen wir heute mit Michael Johanning, CTO von EleQtron, über das eingesammelte Funding in Höhe von 50 Millionen Euro.EleQtron entwickelt, produziert, betreibt und vermarktet Rechenzeit auf Ionenfallenbasierten Quantencomputern. Quantencomputer sollen Rechenaufgaben lösen, an denen heutige Superrechner scheitern, um große Probleme der Menschheit zu lösen. Expertinnen und Experten sind sich uneinig, welcher Ansatz zur Quantenüberlegenheit führen kann. EleQtron nutzt den wissenschaftlich weniger erforschten Ansatz der Ionenfallen. Derzeit baut das Startup sukzessiv leistungsstarke Quantencomputer auf und bindet sie an die Cloud an. Dafür setzt das Tech-Unternehmen auf die firmeneigene MAGIC-Technologie, die die Notwendigkeit von Laserlicht für die kohärente Steuerung von Quantenlogikoperationen beseitigt und so die Möglichkeit einer signifikanten Skalierung eröffnet. EleQtron wurde im Jahr 2020 als Spin-Off aus dem Lehrstuhl für Quantenoptik der Universität Siegen von Christof Wunderlich, Michael Johanning und Jan Leisse gegründet. Damit ist er der erste deutsche kommerzielle Hardware-Hersteller im Bereich der Quantencomputer.Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt investiert nun 208,5 Millionen Euro in fünf Unternehmen, damit diese innerhalb von vier Jahren prototypische Quantencomputer auf Basis der Ionenfallen bauen. EleQtron hat sich in einem Konsortium mit dem niederländischen Chiphersteller NXP und dem österreichischen Technologieanbieter Parity Quantum Computing bei zwei Teilausschreibungen durchgesetzt, wodurch sie nun gemeinschaftlich 82 Millionen Euro erhalten. EleQtron selbst hat nach eigenen Angaben insgesamt mehr als 50 Millionen Euro an Funding eingesammelt. Dieses setzt sich aus Risikokapital, Fördergeldern und Verkäufen zusammen. 6 Millionen Euro davon kommen aus dem Uni-X-Fonds des Risikokapitalgebers Earlybird. Mit dem frischen Kapital sollen bereits nach der vierjährigen Projektlaufzeit Ionenfallen-Quantencomputer mit mindestens 50 Qubits bereitstehen. Damit könnten Rechnungen in Überlichtgeschwindigkeit durchgeführt werden.

Michael Köhl und Sebastian Diehl forschen an den Grundlagen quantenmechanischer Phänomene. Am Exzellenzcluster ML4Q bringen sie ihre Expertise in experimenteller bzw. theoretischer Physik zusammen, um Netzwerkarchitekturen für Quantencomputer zu schaffen. Es gilt viele Probleme zu lösen – zum Beispiel auch die Frage, wie Quantencomputer miteinander vernetzt werden können, obwohl die Quantenzustände, die sie zum Funktionieren benötigen, schwer stabil zu halten sind. Die Experten Prof. Michael Köhl leitet die Arbeitsgruppe Experimentelle Quantenphysik an der Universität Bonn. Seine Forschung befasst sich mit der Untersuchung ultrakalter Atome und gefangener Ionen zum Zweck der Quanteninformationsverarbeitung und Quantensimulation. Köhl hat während seiner Diplom- und Doktorarbeit in den Arbeitsgruppen der Nobelpreisträger Wolfgang Ketterle (MIT) und Theodor Hänsch (MPI Garching) gearbeitet. Nach Forschungsaufenthalten in der Schweiz (ETH Zürich) und Großbritannien (University of Cambridge) kehrte er als Alexander-von-Humboldt Professor an die Universität Bonn nach Deutschland zurück, wo er seit 2013 einen herausragenden Forschungsschwerpunkt an der Schnittstelle von Quantenoptik und kondensierter Materie entwickelt. https://www.quantum.uni-bonn.de/ Prof. Sebastian Diehl leitet seine Arbeitsgruppe am Institut für Theoretische Physik an der Universität zu Köln. Im Rahmen der Exzellenzinitiative erhielt Diehl 2015 den Ruf an die Uni Köln, um an der Schnittstelle zwischen der Quantenoptik und der Vielteilchenphysik zu forschen. Ein wichtiges Ziel seiner Forschung ist es, neue makroskopische Phänomene aufzudecken, die quantenmechanische Vielteilchensysteme reflektieren. Dazu entwickelt er theoretische Werkzeuge, um solche Quantensysteme effizient beschreiben zu können. Gleichzeitig arbeitet seine Arbeitsgruppe daran, experimentelle Plattformen zu identifizieren, in denen die theoretischen Voraussagen getestet werden können. https://www.thp.uni-koeln.de/diehl/index.html Der Cluster Quantencomputer versprechen Rechenleistungen jenseits derer aller klassischen Computer, z.B. für Materialforschung, Pharmazeutik oder künstliche Intelligenz. Ziel von ML4Q ist es, neue Computer- und Netzwerkarchitekturen zu schaffen, die auf den Prinzipien der Quantenmechanik beruhen. ML4Q steht für Materie und Licht für Quanteninformation und bündelt die einzigartige Expertise der beteiligten Partner in drei Schlüsseldisziplinen der Physik – Festkörperforschung, Quantenoptik und Quanteninformation – um die beste Hardware-Plattform für Quanteninformations-Technologie und Blaupausen für ein funktionales Quanteninformations-Netzwerk zu schaffen. Mehr Infos in ML4Q in Kürze! https://ml4q.de Der Podcast 57 Exzellenzcluster, 1 Podcast. Regelmäßig berichtet „Exzellent erklärt“ aus einem der Forschungsverbünde, die im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder gefördert wird. Die Reise geht quer durch die Republik, genauso vielfältig wie die Standorte sind die Themen: Von A wie Afrikastudien bis Z wie Zukunft der Medizin. Seid bei der nächsten Folge wieder dabei und taucht ein in die spannende Welt der Spitzenforschung! Wenn Euch der Podcast gefallen hat, abonniert „Exzellent erklärt“ bei dem Podcast-Anbieter Eurer Wahl. Ihr habt noch Fragen? Hinterlasst uns einen Kommentar oder schreibt uns an info@exzellent-erklaert.de

Von der Erfindung des Pendels bis zur Entwicklung von Ionen-Uhren an dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik liegt ein weiter Weg. Es geht um extreme Genauigkeit. Man braucht diese neuen Uhren, die die Atomuhr übertreffen, z.B. um Breitbandkabel und Computer mit zusätzlichen Informationen zu beladen. Dies ist nur durch zeitlich genaueste Differenz möglich: in winzigen Lücken findet die Zusatzinformation ihren Platz. Die Ionen, die diese unübertreffliche Genauigkeit produzieren, müssen zuvor in einer Ionen-Falle gefangen und isoliert werden. Dort arbeiten sie lebenslänglich und unverdrossen. Prof. Dr. Herbert Walther, Direktor des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik, berichtet. Erstausstrahlung am 28.10.2001

Es gibt viele Informationen, die andere nicht mitlesen sollen. Quantenkryptographie könnte absoluten Abhörschutz bieten, ist aber noch nicht effizient genug. Eine Forschungsgruppe des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik ist der perfekten Verschlüsselung ein Stück näher gekommen. >> Artikel zum Nachlesen: https://detektor.fm/wissen/forschungsquartett-quantenkryptographie

Es gibt viele Informationen, die andere nicht mitlesen sollen. Quantenkryptographie könnte absoluten Abhörschutz bieten, ist aber noch nicht effizient genug. Eine Forschungsgruppe des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik ist der perfekten Verschlüsselung ein Stück näher gekommen. >> Artikel zum Nachlesen: https://detektor.fm/wissen/forschungsquartett-quantenkryptographie

Nach dem Silicon Valley in Kalifornien kommt jetzt Quantum Valley - das aber in Bayern: Die Bayerische Quanteninitiative hat heute den Startschuss für eine zehnjährige Forschungsinitiative gegeben, die neue Entwicklungen zur Quantentechnologie in Bayern fördern soll: Munich Quantum Valley heißt die Initiative, einer der beteiligten Forscher, Prof. Immanuel Bloch vom MPI für Quantenoptik, erklärt, worum es geht.

In der heutigen Folge geht es um die Maxwell-Gleichungen. Wir haben uns schon viel mit Lösungen und speziellen Anwendung der Maxwell-Gleichungen beschäftigt, zum Beispiel Lasern, der Quantenoptik oder ganz simpel beim Thema Licht. Heute geht es etwas elementarer und tiefer in die auch mathematische Welt des Elektromagnetismus. Was sind Rotationen und Divergenzen und was genau sagen die Maxwell-Gleichungen aus? Wie immer überall, wo es Podcasts gibt. Viel Vergnügen! #Maxwell #Einstein #Licht

In dieser Folge reden wir über verschiedene Arten von Strahlteilern und was Vakuumfluktuationen in der Quantenoptik damit zu tun haben. Wie immer viel Vergnügen!

Heute dreht sich alles um die mysteriöse Welt der Quantenphysik. Namentlich der Quantenradierer und Delayed-Choice-Experimente. Bleibt zu Hause und gesund. Viel Vergnügen!

In dieser Folge geht es um die Wechselwirkung von einzelnen Photonen mit Materie, wie Atomen und Molekülen. Dies und die resultierenden Anwendungen kann man auch als Quantenoptik zusammenfassen. Wie immer auch auf Spotify, Deezer, iTunes, u.v.m. Viel Vergnügen!

Unendliche Weiten, Faszinierende Welten – der Wissenschaftspodcast der HU Berlin Folge 4: „Von Licht, Atomen und Geheimdiensten“ … mit Prof. Dr. Arno Rauschenbeutel, Institut für Physik und Cora Knoblauch, Radiojournalistin Am Institut für Physik in Adlershof forscht Prof. Dr. Rauschenbeutel mit seinem Team zu experimenteller Quantenoptik. Im Gespräch mit der Radiojournalistin Cora Knoblauch erzählt der […]

Immanuel Bloch vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching spricht in dieser Folge über einen extremen Materiezustand, den Satyendranath Bose und Albert Einstein vor fast hundert Jahren theoretisch vorhersagten – dessen Erzeugung im Labor aber leider nicht mehr erlebten.

Schwerpunkt: Christian Groß vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching über künstliche Quantensysteme aus gut kontrollierbaren Teilchen, mit denen sich wichtige Eigenschaften von realen Quantensystemen nachbilden und so besser verstehen lassen || Nachrichten: Blick in die Atmosphäre erdähnlicher Planeten | Pro Atom ein Bit | Menschen können einzelne Photonen sehen

Schwerpunkt: Thomas Udem vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching über die Funktionsweise und den Nutzen von Atomuhren || Nachrichten: IceCube weist hochenergetische Neutrinos aus dem All nach | Schwarzes Loch zerreißt Stern | Neues Material speichert viel Wasserstoff || Veranstaltungen: Hamburg | Würzburg | Hannover

Schwerpunkt: Stephan Dürr vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching über ein Verfahren, mit dem sich Atome einfangen und abkühlen lassen || Nachrichten: Helixförmige Moleküle statt Permanentmagneten in Festplatten | Mikronadeln säubern ölverseuchtes Wasser | Neues Klimamodell erklärt Eiszeitzyklen auf der Nordhalbkugel || Veranstaltungen: Potsdam | Hamburg | Darmstadt

Schwerpunkt: Randolf Pohl vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik über neue Messungen, in denen der Ladungsradius des Protons kleiner ausfällt als gewohnt || Nachrichten: Fischflossen liefern Vortrieb durch Verwirbelung | Der bislang kleinste Exoplanet | Zerstörungsfreier Röntgenblick in die Photosynthese || Veranstaltungen: Jena | Hamburg | Dresden

Spezial: Christian Ospelkaus vom Institut für Quantenoptik an der Universität Hannover und von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig über die bahnbrechenden Experimente von David Wineland und Serge Haroche, die 2012 den Nobelpreis für Physik erhielten || Veranstaltungen: München | Hamburg | Mainz

Schwerpunkt: Tobias Wilken vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching über die Funktionsweise und die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Frequenzkämmen || Nachrichten: Schillerndes Perlmutt aus der Retorte | Schaumkronen: Fäden und Blasen erzeugen Sprühnebel | Neuer Transistortyp lässt sich über Spannungspulse steuern || Veranstaltungen: Oldenburg | Berlin | Bad Münstereifel

With residual uncertainties at the 10^-18 level, modern atomic frequency standards constitute extremely precise measurement devices. Besides frequency and time metrology, they provide valuable tools to investigate the validity of Einstein's theory of general relativity, to test a possible time variation of the fundamental constants, and to verify predictions of quantum electrodynamics. Furthermore, applications as diverse as geodesy, satellite navigation, and very long base-line interferometry may benefit from steadily improving precision of both microwave and optical atomic clocks. Clocks ticking at optical frequencies slice time into much finer intervals than microwave clocks and thus provide increased stability. It is expected that this will result in a redefinition of the second in the International System of Units (SI). However, any frequency measurement is based on a comparison to a second, ideally more precise frequency. A single clock, as highly developed as it may be, is useless if it is not accessible for applications. Unfortunately, the most precise optical clocks or frequency standards can not be readily transported. Hence, in order to link the increasing number of world-wide precision laboratories engaged in state-of-the-art optical frequency standards, a suitable infrastructure is of crucial importance. Today, the stabilities of current satellite based dissemination techniques using global satellite navigation systems (such as GPS, GLONASS) or two way satellite time and frequency transfer reach an uncertainty level of 10^-15 after one day of comparison . While this is sufficient for the comparison of most microwave clock systems, the exploitation of the full potential of optical clocks requires more advanced techniques. This work demonstrates that the transmission of an optical carrier phase via telecommunication fiber links can provide a highly accurate means for clock comparisons reaching continental scales: Two 920 km long fibers are used to connect MPQ (Max-Planck- Institut für Quantenoptik, Garching, Germany) and PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig, Germany) separated by a geographical distance of 600 km. The fibers run in a cable duct next to a gas pipeline and are actively compensated for fluctuations of their optical path length that lead to frequency offsets via the Doppler effect. Together with specially designed and remotely controllable in-line amplication this enables the transfer of an ultra-stable optical signal across a large part of Germany with a stability of 5 x 10^-15 after one second, reaching 10^-18 after less than 1000 seconds of integration time. Any frequency deviation induced by the transmission can be constrained to be smaller than 4 x 10^-19. As a first application, the fiber link was used to measure the 1S-2S two photon transition frequency in atomic hydrogen at MPQ referenced to PTB's primary Cs-fountain clock (CSF1). Hydrogen allows for precise theoretical analysis and the named transition possesses a narrow natural line width of 1.3 Hz. Hence, this experiment constitutes a very accurate test bed for quantum electrodynamics and has been performed at MPQ with ever increasing accuracy. The latest measurement has reached a level of precision at which satellite-based referencing to a remote primary clock is limiting the experiment. Using the fiber link, a frequency measurement can be carried out directly since the transmission via the optical carrier phase provides orders of magnitude better stability than state-of-the-art microwave clocks. The achieved results demonstrate that high-precision optical frequency dissemination via optical fibers can be employed in real world applications. Embedded in an existing telecommunication network and passing several urban agglomerations the fiber link now permanently connects MPQ and PTB and is operated routinely. It represents far more than a proof-of-principle experiment conducted under optimized laboratory conditions. Rather it constitutes a solution for the topical issue of remote optical clock comparison. This opens a variety of applications in fundamental physics such as tests of general and special relativity as well as quantum electrodynamics. Beyond that, such a link will enable clock-based, relativistic geodesy at the sub-decimeter level. Further applications in navigation, geology, dynamic ocean topography and seismology are currently being discussed. In the future, this link will serve as a backbone of a Europe-wide optical frequency dissemination network.

Oliver Benson ist seit 2001 Professor für Nanooptik am Institut für Physik. Er hat an der Ludwig-Maximillians-Universität Physik studiert. Dort und am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching wurde er promoviert. Es folgten Postdoc-Stationen an der Stanford University und an der Universität Konstanz. Der Wissenschaftler war Emmy-Noether-Nachwuchsgruppenleiter und Lynen-Postdoc-Fellowship der Alexander von Humboldt-Stiftung. Mehr...

Gerhard Rempe vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik und Frank Vewinger von der Universität Bonn über Bose-Einstein-Kondensate || Nachrichten: Hornissen-Solarzelle | Schwarzes Loch | Wasseraufbereitung || Veranstaltungen: Hamburg | Göttingen | Katlenburg-Lindau

Since the original prediction and demonstration of attosecond pulses, attosecond physics has entrenched itself in the ultrafast sciences, and promises to advance a wide range of scientific disciplines. It has the potential to provide key developments and insights in several research areas, such as atomic physics, quantum chemistry, biology and medicine. At present, engaging in this novel field of research is rather prohibitive, due to the high costs of cutting-edge technology and a steep learning curve. After all, playing with attosecond pulses is tantamount to playing with the shortest events ever made by man! Nonetheless, these are just typical growing pains of a new and exciting research area, and will eventually subside to make attosecond science accessible to a broad research community. In the meanwhile, as this promising field is taking its baby steps, it is the responsibility of those working at the cutting edge to propose novel experiments, and develop the tools and models that will be used in the future, as the field matures. Attosecond science comprises two frontiers: (i) the generation and characterization of increasingly intense, energetic, short and isolated attosecond pulses; and (ii) the design of experiments to probe physical systems on the attosecond time scale, the holy grail being the attosecond pump-attosecond probe time-resolved spectroscopic measurement. The second frontier offers a deeper understanding of the temporal behavior of the microcosm, but relies on advancements made in the first one. At present, both of these frontiers heavily rely on the attosecond streaking technique, which consists in energy-resolving photoelectrons ejected by an attosecond extreme ultraviolet pulse, in the presence of a phase-stabilized and temporally synchronized near-infrared field. Although it was originally devised as a means to characterize attosecond pulses, this measurement technique has even produced new discoveries in atomic and solid-state physics, due to pioneering experiments by M. Drescher, A. Cavalieri, G. Sansone, M. Schultze, and others, and has inspired novel theories of laser-dressed photoionization by V. S. Yakovlev, A. Scrinzi, O. Smirnova, M. Y. Ivanov and others. In the first part of this thesis, I focus on new methods I developed for the analysis of attosecond streaking measurements. One of these methods, based on a formalism I devised based on electron trajectories in a laser field, can directly recover the chirp of an attosecond pulse from a set of streaked photoelectron spectra. Next, I describe a robust optimization algorithm, based on a formalism due to M. Kitzler et al., that can completely recover the temporal profile of an attosecond pulse with an arbitrary shape. This optimization algorithm was used to characterize the field of 80 as pulses, the shortest on record, and to uncover a delay of 20 as between the photoemissions from the 2s and 2p sub-shells of neon; both experiments were performed here at the Max Planck Institut fuer Quantenoptik in 2008 and 2010, respectively. Moreover, during the course of this work, it was established by V. S. Yakovlev et al. that the attosecond streaking technique generally measures a quantity that is related to the photoelectron wave packet, not the attosecond light pulse. Only when the energy-resolved dipole response, given by the bound-free transition matrix elements, is nearly constant can we take the electron wave packet as a replica of the attosecond pulse. In light of this finding, I show that the attosecond streaking technique provides a means to measure and even time-resolve the energy-dependent phase of transition dipole matrix elements. Finally, I consider the laser-dressed scattering of an attosecond photoelectron wave packet. I show that the scattering of a photoelectron, emitted by an attosecond pulse from a localized state in a spatially extended system, can be influenced by a near-infrared laser field. Measuring the photoelectron spectrum reveals an interference pattern which is affected by the intensity of the near-infrared field. To describe these effects, I introduce a model based on classical trajectories that quantitatively predicts laser-dressed photoelectron spectra for such a spatially-extended system.

Mit komplizierten Versuchsanordnungen entwickeln Professor Wolfgang Zinth und seine Arbeitsgruppe vom Lehrstuhl für BioMolekulare Optik modernste Methoden der Quantenoptik. Sie machen mit Prismen, Spiegeln und Linsen Vorgänge in der Chemie und Biologie sichtbar und können sogar bestimmte chemische Reaktionen anregen. Dazu sind Methoden notwendig, die abstimmbare ultraschnelle Lichtimpulse erzeugen. Zum Einsatz kommen dabei Laserstrahlen, die unter anderem mithelfen sollen, die Photosynthese besser zu verstehen.

Letztes Jahr ging der Nobelpreis für Physik an zwei amerikanische Wissenschaftler und den deutschen Forscher Professor Theodor W. Hänsch. Er wurde vor allem für die Entwicklung des Frequenzkamms ausgezeichnet, eines ultrapräzisen Messinstruments. Doch der Frequenzkamm ist nur eines von zahlreichen Forschungsobjekten, die er als Professor für Experimentalphysik und Laserspektroskopie an der LMU und als Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching verfolgt.

Schwerpunkt: Géza Giedke vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik über die Grenze zwischen Alltags- und Quantenwelt || Nachrichten: Schwingender Verdauungstrakt | Weltraumschrottprävention | Sternschnuppenfeuerwerk || Veranstaltungen: Hamburg | München

Für den Münchner Physiker Ferenc Krausz dauert eine Sekunde eine halbe Ewigkeit. Die Attosekunde ist für ihn das Maß aller Dinge, eine Zahl mit 17 Nullen hinter dem Komma. Professor Krausz ist Begründer der Attosekundenphysik, die die Welt der Elektronen erforschen will. Er ist Professor am Department für Physik der LMU und Direktor des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik.

Die Kombination eines optischen Resonators und einer Ionenfalle erlaubt QED-Versuche mit einzelnen oder wenigen Teilchen, die mit einer Mode des elektromagnetischen Feldes wechselwirken (Resonator-QED). Am Max-Planck-Institut für Quantenoptik werden seit 1997 Experimente mit einer linearen Paulfalle zur Speicherung von Kalziumionen durchgeführt. Dabei wurde eine ausgezeichnete Lokalisierung des Ions in der Mode eines UV-Resonators demonstriert, und mit einem IR-Resonator gelang die Realisierung einer deterministischen Einzelphotonenquelle. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mit dem gleichen System die Langzeit-Stabilität der Kopplung zwischen Ion und elektromagnetischem Feld weiter untersucht. Sie ist eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz der Einzelphotonenquelle in der Quanteninformationsverarbeitung. Dazu wurde die Resonatoremission eines einzelnen Ions über einen Zeitraum von 30 min gemessen und statistisch mit Hilfe der Allan-Varianz ausgewertet. Im verwendeten Aufbau war auf einer Zeitskala unterhalb von 30 Sekunden die Schwankung des Photonensignals allein durch die Photonenstatistik aufgrund endlicher Emissions- und Detektionseffizienz bestimmt, während sich erst oberhalb von 200 Sekunden eine geringe Drift des Systems bemerkbar machte. Ein weiterer entscheidender Parameter der Photonenquelle ist die Emissionswahrscheinlichkeit für Einzelphotonen, die für praktische Anwendungen möglichst hoch sein sollte. Es wurden in der Arbeit deshalb Untersuchungen und experimentelle Verbesserungen des Aufbaus vorgenommen, um Wege zur Erhöhung der Effizienz der Photonenquelle zu finden. Dabei spielen Resonatordämpfung und Kopplung zwischen Ion und Feld eine entscheidende Rolle. Um eine geringere Dämpfung des Resonatorfeldes zu erreichen, wurde ein Resonator mit kleinerer Transmissivität des Auskoppelspiegels aufgebaut. Der Austausch des Spiegels machte eine neue Halterung notwendig, da die größere Finesse eine höhere mechanische Stabilität erfordert. Gleichzeitig wurde ein neues Diodenlasersystem bei 920 nm entwickelt, das optisch auf einen Z-Resonator stabilisiert ist. Die Länge des Experimentalresonators wird mit diesem Laser nach dem Pound-Drever-Hall-Verfahren konstant gehalten. Um die Kopplung zwischen Ion und Resonatorfeld so weit zu erhöhen, daß sie zum bestimmenden Faktor für die Dynamik des Systems wird (starke Kopplung), muß der Abstand der Spiegel verringert werden. Allerdings haben experimentelle Untersuchungen und begleitende Berechnungen des Einflusses der dielektrischen Spiegelsubstrate auf das Speicherfeld der Falle mit einem Finite-Elemente-Programm gezeigt, daß sich eine Resonatorlänge unter 6 mm, und damit starke Kopplung, nur mit Hilfe eines miniaturisierten Aufbaus der Falle realisieren läßt. Die im Experiment verwendete lineare Falle erlaubt es, auch mehrere Ionen mit dem Resonatorfeld wechselwirken zu lassen und auf diese Weise mehr als ein Photon pro Pumppuls zu emittieren. Dies wurde in der Arbeit mit zwei Ionen im Resonator untersucht. Dabei wurde die Kreuzkorrelation der emittierten Photonen nach dem Verfahren von Hanbury Brown-Twiss gemessen. Anders als bei einer Einzelphotonenquelle treten bei zwei Ionen im Resonator Photonenkoinzidenzen auf, aus denen sich Rückschlüsse auf die Dynamik der Ionen ziehen lassen. Eine mögliche Anwendung der Speicherung mehrerer Teilchen ist die Verschränkung von Ionenpaaren im Resonator.

Am Max-Planck-Institut für Quantenoptik steht das 10 Hz Lasersystem ATLAS zur Verfügung, dessen Pulse bei einer Dauer von 160 fs Energien bis zu 800 mJ erreichen und auf Intensitäten bis zu 1019 W/cm2 fokussiert werden können. Bei Bestrahlung dünner Festkörper-Folien (Targets) mit solchen Intensitäten werden zuerst Elektronen auf relativistische Geschwindigkeiten   1 beschleunigt. Diese Elektronen durchdringen das Target und verlassen es rückseitig in Richtung des Laserstrahles bei ponderomotiver Beschleunigung oder entlang der Targetnormalen bei Beschleunigung durch Resonanz-Absorption. Mit konventionellen Magnetfeld-Spektrometern kann nur die Energieverteilung derartiger Elektronenströme bis in den MeV-Bereich bestimmt werden. Da die Elektronen nach dem Target im Vakuum eine Wegstrecke von einigen cm zurücklegen müssen, unterliegen diese Ströme allerdings der Alfven-Grenze IA = 17,5  kA. Ab dieser Stromstärke werden die Elektronen von ihrem eigenen Magnetfeld auf Kreisbahnen gezwungen, so daß der Teilchenfluß zusammenbricht bis der Alfven-Wert unterschritten ist. Bei Laser-Plasma-Experimenten können nun Stromstärken deutlich größer als 1 MegaAmpere auftreten, so daß man gezwungen ist, die Elektronen-Diagnostik unmittelbar mit dem Beschleunigungsbereich des Laser-Targets zu verbinden, wie dies bei der Messung von Röntgenstrahlung oder der Übergangsstrahlung möglich ist. Da der Energiebereich der Röntgendiagnostik um die 10 keV und optische Abbildungen wegen der kleinen Wellenlänge auf wenige Möglichkeiten eingeschränkt sind, können nur begrenzt Aussagen über die Auswirkungen von relativistischen Elektronen bei der Wechselwirkung mit Plasmen gemacht werden. Die Übergangsstrahlung ist sensitiv für den gesamten Energiebereich und deswegen eine Unterscheidung der Elektronen in Energie und dazugehöriger räumlicher Verteilung schwierig. Mit dem Cerenkov-Effekt steht in dieser Arbeit eine Diagnostik zur Verfügung, die auf Elektronenströme aus der Laser-Plasma-Wechselwirkung bei relativistischen Intenstitäten >1018 W/cm2 anwendbar ist. Der Brechungsindex eines optisch transparenten Cerenkov-Mediums legt zusammen mit der optischen Abbildung des Cerenkov-Lichts (im sichtbaren Spektralbereich) den Energiebereich zwischen 180 keV und 230 keV - bei Trajektorien parallel zur Targetnormalen - fest. Mit sehr dünnen Cerenkov-Medien (z.B. 50 µm Tesafilm, direkt auf die Targetrückseite aufgeklebt) und einer schnell geschalteten CCD kann eine örtliche Auflösung bis zu 4 µm genutzt werden, um die Stromprofile und die Anzahl der Elektronen zu messen. Bei Aluminium- und Polypropylen-Targets mit einer Dicke bis zu 10 µm werden filamentierte Elektronenströme großer Dichte gemessen, die von dem Laserpuls in einem ausgedehnten Vorplasma beschleunigt werden. Mit zunehmender Targetdicke verschwindet die Filamentierung und geht in zwei breite Gauß-förmige Lichtverteilungen über. Entsprechend den experimentellen Verhältnissen werden diese beiden Elektronenströme den Beschleunigungsmechanismen der Resonanz-Absorption und der ponderomotiven Kraft zugeordnet. Auch im Fall der Filamentierung wird nachgewiesen, daß die Elektronen ponderomotiv beschleunigt werden. Dazu läßt sich die Anzahl der gemessenen Elektronen (proportional zur Anzahl der Cerenkov Photonen und zur Dicke des Cerenkov Mediums) als Funktion der Laser-Intensität auswerten. Darüber hinaus zeigen Experimente unter Einsatz einer weiteren Pockelszelle nach dem Regenerativen Verstärker, mit dem sich der ASE-Vorpuls (amplified spontaneous emission) mit einer Dauer zwischen 0,5 und 5 ns kontrollieren läßt, daß das Vorplasma einen wesentlichen Einfluß auf die Elektronenbeschleunigung hat. Die ASE-Intensität und -Energie ist groß genug (1012 W/cm2), um ein Vorplasma mit unterkritischer Dichte ( ) zu zünden, in dem die Länge des Dichtegradienten von der Größenordnung (100 µm) der Ringdurchmesser der filamentierten Strukturen ist. Der Durchmesser eines einzelnen Stromfilaments von mehr als 10 µm wird vor allem durch die Hintergrundplasmadichte eingestellt, in dem durch die Ladungstrennung starke Rückströme aufgebaut werden. In dieser Situation der sich begegnenden Ströme können die Magnetfelder zumindest teilweise kompensiert werden, so daß die Vorwärtsströme die Alfven-Grenze für die Stromstärke um viele Größenordnungen übersteigen können. Bei diesen Verhältnissen bilden sich über die Weibel-Instabiltiät die filamentierten Ringstrukturen, die bereits in entsprechenden 2D- und 3D-PIC-Simulationen (Particle-In-Cell) untersucht wurden. In diesem Zusammenhang wurde auch das sog. Anomale Stoppen vorhergesagt, das zu einem Energieübertrag der Elektronen an das Hintergrundplasma führt, der deutlich größer ist als bei klassischen Coulomb-Stößen. Das Anomale Stoppen geht zurück auf die Koaleszenz ("merging") benachbarter Filamente, die jeweils ein Vielfaches der Alfven-Stromstärke transportieren können. Die dabei aufgebauten starken elektrischen und magnetischen Felder (1010 V/cm, Mega-Gauss) beziehen ihren Energieinhalt aus der kinetischen Energie der Elektronen und Übertragen diesen in einer lokalen, räumlichen Expansion an die Plasma-Ionen. Durch Messung der Elektronenzahl in Abhängigkeit von der Target-Dicke kann die deutliche Abnahme der Stromstärke nach wenigen µm Festkörperdicke nachgewiesen werden. Anhand eines einfachen Modells wird der Energieübertrag numerisch simuliert und mit klassischen Verlustmechanismen verglichen.

A novel amplifications scheme for 20-30-fs laser pulses has been demonstrated. The signal pulses are amplified in a plasma by few picosecond long, counterpropagating pump pulses. The signal and pump pulses arrange the plasma electrons to a density grating reflecting the pump light back into the signal pulse. In the superradiant regime, the plasma electrons scatter the pump pulse coherently. By an intrinsic mechanism a further shortening of the signal pulse to less than 10 fs is possible. The experiment was set up at the "Max-Planck-Institut für Quantenoptik", using the ATLAS laser system as source for the pump and input signal pulses. Both a regime with pump and signal pulse at the same initial wavelength and with a input signal shifted towards longer wavelengths with respect to the pump pulse were investigated. The unshifted signal pulse showed some initial amplification but further amplification was frustrated by the onset of Brillouin scattering. The superradiant regime was observed for the red-shifted input signal pulse. It is proven by 20 times energy amplification, the spectral broadening indicating the pulse shortening, and the breakup of the 80-fs long signal pulse caused by the very mechanism responsible also for the pulse shortening. An outlook is given for improved amplification in non-planar geometries.

Die Spektroskopie eines verbotenen optischen Übergangs eines einzelnen Ions verspricht ein optisches Frequenznormal mit einer Genauigkeit im Bereich von 10^(-18) zu ermöglichen. Die Vorraussetzungen dafür sind neben außergewöhnlich geringen systematischen Frequenzverschiebungen des Referenzübergangs ein hohes Maß an Kontrolle der Bewegung des Ions, realisiert durch die Speicherung und Laserkühlung in einer Quadrupolfalle und die daraus resultierende, praktisch unbegrenzte Beobachtungszeit. Diese Arbeit beschreibt Experimente im Hinblick auf die Realisierung eines der aussichtsreichsten Kandidaten für ein optisches Frequenznormal, einem gespeicherten Indium-Ion. Zunächst wird in Kapitel 2 das Konzept der Indium-Uhr, der bisher experimentell erreichte Stand der Spektroskopie, mit einer relativen Auflösung von 10^(-13), und eine Abschätzung der limitierenden Verschiebungen des 1S0-3P0 Referenzübergangs dargestellt. Kapitel 3 führt danach in das Prinzip der Speicherung und die konkrete Umsetzung im In+-Experiment ein, behandelt dabei auftretende Probleme und liefert mögliche Lösungen. In Kapitel 4 wird eine neu implementierte Methode der Photoionisation von Indium-Atome vorgestellt, die mit nur einem Laser bei 410 nm über eine Zweiphotonen-Anregung zur Ionisierung führt. Gegenüber der bislang verwendeten Elektronenstoßmethode konnte damit die Ionisierungseffizienz um zwei Größenordnungen gesteigert, und so Probleme, die einen kontinuierlichen Betrieb des Frequenznormals behindern, vermieden werden. Im Hinblick auf eine Erhöhung der Mittelungszeit wurde ein kontinuierlich betreibbares Kühllasersystem aufgebaut, das in Kapitel 5 beschrieben wird. Ein gitterstabilisierter Diodenlaser bei 922 nm wird zunächst in seiner Frequenz auf unter 100 Hz relativ zu einem Referenzresonator stabilisiert. Nach dem Durchgang durch einen frequenztreuen Trapezverstärker werden danach in einer ersten Frequenzverdopplung mit Hilfe eines periodisch gepolten KTP-Kristalls mehr als 200 mW blaues Licht bei 461 nm erzeugt. Eine zweite Frequenzverdopplung mit BBO führt nachfolgend zu etwa 1 mW bei 231 nm, der Wellenlänge des 1S0-3P1 Kühlübergangs von In+. Neben der demonstrierten Nutzung im Indium-Experiment bietet sich dieses System durch seine große Leistung im blauen Spektralbereich, die weite Durchstimmbarkeit und die hohe Frequenzstabilität für viele Anwendungen in der Atomphysik und Quantenoptik an. Kapitel 6 beschreibt Ergebnisse der Seitenbandkühlung, für deren Umsetzung Indium ein einzigartiges Modellsystem darstellt. Anhand einer spektroskopischen Temperaturbestimmung in optisch-optischer Doppelresonanz wird die praktisch erreichte Grundzustandskühlung bestätigt. Es ergibt sich eine Temperatur unterhalb von 300 muK, entsprechend einer Amplitude der Säkularbewegung von unter lambda/10. Durch die zusätzliche Kontrolle der Mikrobewegung unter lambda/20 sind insgesamt relative Frequenzverschiebungen des Referenzübergangs aufgrund einer Bewegung des Ions im Bereich von 10^(-18) zu erwarten. Die Mikrobewegung besitzt einen starken Einfluss auf die Kühldynamik, der in einem erweiterten Modell der Seitenbandkühlung semiklassisch beschrieben wird. Es ergibt sich die verblüffende Situation, dass eine Kühlung auch für Laserfrequenzen oberhalb der Resonanzfrequenz des ruhenden Ions möglich ist. Kühlrate und Einfangbereich dieser Kühlung werden simuliert. Die präzise Kontrolle der zusätzlichen Mikrobewegung erlaubt eine Prüfung der Vorhersagen im Experiment. Durch Spektroskopie am Kühlübergang konnte eine effektive Kühlung bei positiver Laserverstimmung experimentell demonstriert werden.

Das Ziel dieser Arbeit war es 40Ca+-Ionen an einen optischen Resonator zu koppeln, um auf diese Weise Resonator-QED-Experimente, mit einer konstanten und deterministischen Kopplung durchzuf¨uhren. Als wichtigstes Ergebnis ist es erstmals gelungen, im kontinuierlichen Betrieb kontrollierte Lichtpulse zu erzeugen, die genau ein Photon enthalten. Zun¨achst war es unerl¨asslich, ein bestehendes Experiment weiter zu entwickeln, so wie wichtige Eigenschaften des 40Ca+-Ions zu vermessen. Dazu wurde die bisherige Falle durch eine verbesserte Ionenfalle ersetzt. Diese wurde charakterisiert, wobei insbesondere eine verbesserte Mikrobewegungskompensation nachgewiesen wurde. Zur Durchf¨uhrung der hier vorgestellten Experimente, wurde das bestehende Lasersystem weiterentwickelt und ein zus¨atzliches System aufgebaut. Zudem wurde der optische Resonator und dessen Stabilisierung den Anforderungen der Resonator-QED-Experimente angepasst. Um Aufladungen dielektrischer Materialien in der Fallenumgebung zu vermeiden, wurde die Photoionisation von Kalziumatomen implementiert und die Abh¨angigkeit der Ladeezienz von den Laserparametern bestimmt. Da aufgrund der reichhaltigen Niveaustruktur von 40Ca+-Ionen eine Vielzahl von Eekten auftreten, wurden die spektroskopischen Eigenschaften von 40Ca+-Ionen detailiert vermessen. Dazu geh¨ort neben den Anregungsspektren die Messung der Lebensdauer des D5/2 -Niveaus und die genaue Untersuchung des Hanle-Eekts zur Magnetfeld- Kompensation. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zudem die g(2)-Funktion der Fluoreszenz des Ions studiert. Auch die Ergebnisse dieser Messung spiegeln die komplexe Niveau-Struktur des Ions wieder. Da die Lokalisierung der Ionen in der Falle von großer Bedeutung ist und diese nur durch Laserk¨uhlung der Ionen in der Falle optimiert werden kann, wurde das Verhalten von 40Ca+-Ionen bei Dopplerk¨uhlung genauer untersucht. Neben dem K¨uhlen der Ionen ist auch die Mikrobewegung des Ions in der Falle f¨ur dessen Lokalisierung von essenziellem Interesse. Kombiniert man einen optischen Resonator mit einer Ionenfalle, so treten aufgrund der Verzerrung des Fallenfeldes Wechselwirkungen zwischen den Spiegeln und den Ionen auf, die zu Mikrobewegung f¨uhren. Dieser Eekt wurde vermessen und mit Simulationen des Fallenfeldes verglichen. Um die relative Lage des Ions zur Resonatormode zu bestimmen, wurde ein einzelnes 40Ca+-Ion als nanometrische Probe f¨ur das Resonatorfeld verwendet. Die bisher vorliegenden Daten dieses Experiments wurden im Rahmen dieser Arbeit erweitert und Eekte der Anregung auf die gemessene Fluoreszenzverteilung untersucht. Die genannten Messungen und Entwicklungen erm¨oglichten es letztendlich, Resonator-QED-Eekte nachzuweisen. In dieser Arbeit wurde die stimulierte Emission mehrerer und eines einzelnen Ions in die Resonatormode beobachtet. Desweiteren konnte der Einfluss des Resonators auf die Lebensdauer des P1/2 - Niveau demonstriert werden. Auf der mit diesem Experiment geschaenen Basis ist es gelungen, eine besonders interessante Vorhersage der Resonator-QED zu realisieren, die kontrollierte Erzeugung einzelner Photonen im Dauerbetrieb. Dabei konnte eine Einzel- Photonenemissions-Wahrscheinlichkeit pro Pumppuls von 8 % erreicht werden. Diese neuartige Lichtquelle wurde im Rahmen dieser Arbeit sowohl theoretisch als auch experimentell intensiv untersucht. Die statistischen Eigenschaften der emittierten Photonen wurden gemessen, und die Erzeugung verschiedener zeitlicher Pulsprofile konnte demonstriert werden.

Hochintensitätslaser erzeugen im Fokus Lichtintensitäten, deren Feldstärke die rapide Beschleunigung vieler Elektronen und über die dadurch hervorgerufenen quasistatischen Felder die Beschleunigung von Ionen auslöst. Durch verschiedene Kernreaktionen (z.B. Fusion) dieser Ionen können Neutronen erzeugt werden. Ziel dieser Arbeit war es, einerseits die Neutronenausbeute im Hinblick auf Anwendungen als Neutronenquelle zu optimieren, und andererseits durch Spektroskopie der Neutronen Rückschlüsse auf die Verteilung der laserbeschleunigten Ionen zu ziehen. Diese wiederum können dann zum Verständnis der Beschleunigungsmechanismen und damit zur Optimierung der Ausbeute herangezogen werden. So gelang es im Laufe der Arbeit, die Erzeugung von bis zu 10^7 Neutronen pro Joule Laserenergie und die weitere Skalierbarkeit zu noch größeren Ausbeuten zu demonstrieren, so daß bei weiterer Entwicklung der duchschnittlichen Laserleistung in einigen Jahren mit einer Anwendung als Quelle für z.B. Neutronenradiographieanwendungen gerechnet werden kann. Andererseits gelang es, durch den Vergleich der experimentellen Neutronenspektren mit 3-dimensionalen PIC- und Monte-Carlo-Rechnungen die Beschleunigungsmechanismen in Laserfokus selbst und auf der Rückseite von dünnen Folientargets zu untersuchen und zu verstehen. So konnte erstmals ein direkter Vergleich dieser beiden Mechanismen angestellt werden, was dazu beitragen konnte, die seit längerem geführte Diskussion über die relative Stärke der beiden Mechanismen beizulegen. Schlußendlich war es zur Erzielung einer zur Spektroskopie ausreichenden Neutronenausbeute zunächst nötig, die dritte Verstärkerstufe des ATLAS-Lasers am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Betrieb zu nehmen und mit adaptiver Optik auszurüsten. Dadurch konnte die Neutronenausbeute um zwei Größenordnungen gesteigert werden. Die adaptive Optik ist die erste ihrer Art zur gleichzeitigen Korrektur großer Wellenfrontabweichungen von Nah- und Fernfeld und funktioniert mittlerweile im Routinebetrieb.