Abb. 1 Skizziert ist der apparative Aufbau. Ein gebündelter thermischer Strahl von Heliumatomen wird einem stehenden Lichtfeld ausgesetzt, das durch Interferenz zweier gegenläufiger Laserpulse für ungefähr 40fs über einen Raumbereich von ∼20 µm erzeugt wird. Die Ablenkung des Atomstrahls wird mit einem ortsempfindlichen Detektor gemessen, wobei der Auftreffort eines jeden einzelnen abgelenkten Heliumatoms gemessen wird. Ohne die Kräfte der stehenden Welle bestünde das Detektorsignal nur aus einem kleinen Fleck in der Mitte, erzeugt durch nicht abgelenkte Heliumatome (gestrichelter Kreis). Tatsächlich wird aber eine breite Verteilung gemessen, wie auf dem Detektorbild ersichtlich ist. Wie kann man sich die Kräfte, die auf das Atom wirken, vorstellen? Atome in einem laufenden Lichtfeld, in dem sich die elektromagnetischen Felder periodisch im Ort und in der Zeit auf- und abbauen, erfahren keine beschleunigenden Kräfte. Dieses ähnelt einem schwimmenden Objekt auf einer Wasseroberfläche, das von einer Welle zwar periodisch auf und ab bewegt wird, aber seine horizontale Position im Wesentlichen nicht ändert. Friert man Wellenberge und –täler hingegen kurzfristig ein, so wie auch die elektromagnetischen Felder in der stehenden Welle kurzfristig ortsfest sind, so kann man sich leicht vorstellen, dass das Objekt in Richtung Wellental hinunterrutscht. Beschleunigt wird es in diesem Fall durch die Schwerkraft, die im atomaren Fall durch die ponderomotive Kraft ersetzt wird.

Abb. 2 Die rote und blaue Kurve zeigen Geschwindigkeitsverteilungen, die aus den gemessenen Ablenkungen bestimmt wurden, für stehende Wellen, die aus zwei elliptisch polarisierten gegenläufigen Laserpulsen mit Elliptizität ∈=0.85 bzw. 0.6 erzeugt wurden. Untersuchungen zur Abhängigkeit von der Laserintensität haben für den ersten Fall ergeben, dass die Ablenkung der Atome dadurch begrenzt wird, dass sie oberhalb eines bestimmten Intensitätsgradienten ionisieren. Aufgrund der geänderten Polarisation können im zweiten Fall hingegen Atome fast doppelt so stark abgelenkt werden, ohne dass sie ionisieren. Dieses liegt offensichtlich daran, dass dynamische Prozesse die Ionisation verhindern. Obwohl ein qualitatives Verständnis erreicht wurde, siehe die an die Daten angepasste schwarze Kurve, steht eine quantitative Bestätigung der Nichtionisation bei gleichzeitiger Beschleunigung im Rahmen einer quantenmechanischen Starkfeldtheorie noch aus.