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Weiterhin erhielt den Forschungspreis 2004 in der Kategorie "Angewandte Forschung" Prof. Dr. Roland Sauerbrey und Dr. Heinrich Schwoerer vom Institut für Optik und Quantenelektronik der Friedrich-Schiller-Universität Jena.
Thema ihrer Forschungsarbeit war: "Hochintensitätslaser"
In der Laserphysik ist es im letzten Jahrzehnt gelungen, die maximal erreichbare Lichtintensität um etwa fünf Größenordnungen zu steigern. Die heute weltweit erreichbare maximale Lichtintensität liegt bei etwa 1020 Watt/cm2. Im Institut für Optik und Quantenelektronik wurde von Prof. Sauerbrey und Dr. Schwoerer in den letzten zehn Jahren ein Lasersystem aufgebaut, das solche Intensitäten erreicht. Die Leistung dieses äußerst starken Lasersystems übersteigt, wenn auch nur für extrem kurze Zeitintervalle, die Leistung aller Kraftwerke der Welt zusammen.
Es ist weltweit eines der weniger als 10 Lasersysteme dieser Klasse, mit denen routinemäßig experimentiert werden kann. Lasersysteme, die zu noch höheren Lichtintensitäten kommen sollen, werden gegenwärtig ebenfalls am Institut für Optik und Quantenelektronik unter Förderung des Thüringer Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Kulturs entwickelt.
Die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie ändert sich in diesem Intensitätsbereich grundlegend. Anders als bei niedrigeren Intensitäten, wo man vorwiegend eine Heizung des Plasmas durch den Laser beobachtet, werden nun hochenergetische, gerichtete Teilchenstrahlen erzeugt. Dies ermöglicht nun erstmals die Auslösung von Kernreaktionen mit Lasern. Die Bedeutung der Jenaer Experimente liegt darin, dass damit erstmals gezeigt wurde, dass hochenergetische Teilchenstrahlen und Kernumwandlungen auch mit kompakten, grundsätzlich für Anwendungen geeigneten Lasersystemen induziert werden können.
In den letzten Jahren wurden von Prof. Sauerbrey und Dr. Schwoerer in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Ludger Wöste von der FU Berlin Pionierexperimente zur Ausbreitung hochintensiver Laserpulse in der Erdatmosphäre durchgeführt. Es zeigte sich, dass der an sich unsichtbare Laserstrahl sich in der Atmosphäre in weißes Licht verwandelte und in den ersten Experimenten eine Reichweite von bis zu 12 km hatte. Dies war ein äußerst überraschendes, theoretisch überhaupt nicht erwartetes Resultat, ein neuer Effekt. Weißes Licht in beliebigen Höhen in der Erdatmosphäre ist ein einzigartiges Werkzeug zur Vermessung der Zusammensetzung der Atmosphäre. In Zusammenarbeit mit zwei französischen Arbeitsgruppen wurde deshalb später von den Jenaer und Berliner Physikern das weltweit erste mobile Terawatt-Lasersystem, das TERAMOBILE, gebaut. Damit konnte erstmals gezeigt werden, wie das Weißlichtkontinuum in der Atmosphäre entsteht und wie es sich zeitlich entwickelt sowie dass diese Weißlichtkanäle elektrisch leitfähig und damit für die Untersuchung und die Einflussnahme atmosphärischer Elektrizität geeignet sind. Des weiteren wurden erstmalig Weißlichtimpulse für die Detektion von Ozon über Lyon eingesetzt und Bioaerosole konnten über größere Entfernungen mit Lasern auf diese Art und Weise detektiert werden. Die potentiellen Anwendungen dieser Untersuchungen sind sehr weitreichend. Denkbar wird neben spektroskopischen Bestimmungen vieler Komponenten der Erdatmosphäre gleichzeitig auch die aktive Beeinflussung von atmosphärischen Vorgängen durch Hochintensitätslaser.
Bilder zum Forschungsgegenstand
Laudatio:
Friedrich-Schiller-Universität Jena