Die gerichtete Beschleunigung der Ionen mit Lasern ist eine der gegenwärtigen Herausforderungen auf dem Gebiet der Licht-Materie Wechselwirkung. Dieser Prozess kann durch eine Reihe laser-induzierter Phänomene im Plasma, jedoch gezielt durch den Übertrag des gerichteten Impulses des Laserfeldes, dem sogenannten Lichtdruck, realisiert werden.
Lichtdruck – der Weg zur effizienten Ionenbschleunigung mit Lasern
Die Nutzung des Lichtdruckes erfordert enorme Anforderungen an die Laserintensität und die zeitliche Form des Laserpulses. Dafür sagt die Theorie einen großen Energieübertrag vom Laserfeld in den zu erzeugenden Ionenstrahl und eine recht schmale Energieverteilung voraus, die beide Voraussetzungen für viele Anwendungen sind.
Physiker des Max Born Institutes (MBI) in Berlin und des Max Planck Institutes für Quantenoptik (MPQ) in Garching sowie der LMU in München konnten dieses Prinzip jetzt in Experimenten (Phys. Rev. Lett. 103 (24), 245003(2009)) demonstrieren. Der Schlüssel zum Erfolg liegt dabei in der Bevorzugung des Impulsübertrages zwischen Laserfeld und Target während gleichzeitig ein unerwünschtes Aufheizen der Elektronen im Target unterdrückt wird. Das wird durch die Erzeugung von Laserpulsen mit einem ultra-hohen zeitlichen Kontrast (durch den Höchstfeldlaser des MBI-Berlin), die ultra-dünne Diamantfolien (hergestellt am MPQ/LMU) bestrahlen, erreicht. Die Resultate demonstrieren eine effiziente Ionenstrahlgeneration bei einer gleichzeitigen Reduktion der kinetischen Energieverteilung der Ionen.