Wissenschaftsbild des Monats

Plasmawelle

„Im Kielwasser des Laserpulses sammeln sich die Elektronen und werden von der elektrisch geladenen Plasmawelle vor ihnen beschleunigt – ähnlich wie ein Wakeboard-Surfer in der Heckwelle eines Schiffs“, so beschreibt Andreas R. Maier, Wissenschaftler am Center for Free-Electron Laser Science (CFEL), einer Kooperation des DESY, der Universität Hamburg und der Max-Planck-Gesellschaft, den Prozess den das Wissenschaftsbild des Monats November zeigt.

Plasmawellen sind die Grundlage einer neuen Generation von Teilchenbeschleunigern, mit denen Forscher Einblicke in die Struktur und den Aufbau von Stoffen und Elementen erhalten. Am Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg nutzen die Wissenschaftler für die Beschleunigung einen 200 Terawatt starken Laser, der ultrakurze Laserblitze in Wasserstoffgas schießt. Trifft ein solch intensiver Lichtpuls auf das Gas, so zerreißt er die einzelnen Atome in ihre Bestandteile und es entsteht ein heißes Plasma aus Ionen und Elektronen. Während der Laser sich durch das Plasma bewegt, erzeugt er eine Plasmawelle mit der die Forscher Elektronen auf hohe Energien beschleunigen.

„Die Technologie befindet sich noch in einer sehr frühen Entwicklungsphase, verspricht aber aufgrund der – gegenüber etablierten Techniken – bis zu 1000-fach stärkeren Beschleunigung wesentlich kompaktere Beschleunigeranlagen für zukünftige Anwendungen in der Grundlagenforschung und Medizin“, sagt Maier. „Ganz wesentlich für unsere Forschung ist dabei die enge Kooperation der Universität Hamburg mit DESY auf diesem Gebiet“.

Foto: Sören Jalas  |  LAOLA Kollaboration UHH/DESY  |  lux.desy.de

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