Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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K: Kurzzeitphysik

K III: HV III

K III.1: Hauptvortrag

Donnerstag, 18. März 1999, 10:00–10:30, GE1

MeV-Elektronen, γ-Strahlen, Neutronen, Positronen: Kernphysik mit Laserplasmen — •G. Pretzler — Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching

Ultrakurzpuls-Hochleistungslaser haben sich in den neunziger Jahren als wichtiges Forschungswerkzeug etabliert. Die Laserpulse aus derartigen Systemen, wie dem ATLAS-Laser am MPQ, erreichen typischerweise Leistungen über 1 TW (Energie 200 mJ bei einer Pulsdauer von 120 fs) bei hoher Wiederholrate (10 Hz) und lassen sich auf Leistungsdichten von über 10¹⁸ W/cm² fokussieren, sind aber vergleichsweise preiswert, klein und kompakt (table-top). In den letzten Jahren hat sich gezeigt, daß mit diesen Lasern eine Brücke von der Laser-Plasmaphysik zur Kernphysik geschlagen werden kann. Der Schlüssel dazu liegt in der Art und Weise der Wechselwirkung derart hoher elektromagnetischer Felder mit Materie: Die entstehenden Plasmen werden von relativistischen Effekten dominiert. Dadurch kommt es zur Ausbildung eines engen Kanals, in dem die elektromagnetische Strahlung gefangen ist und aus dem ein hochintensiver Puls relativistischer Elektronen nach vorne beschleunigt wird. Dieser Mechanismus wurde experimentell demonstriert und untersucht und folgt gut den theoretischen Voraussagen. Der entstehende Elektronenpuls ist durch seine Kürze (einige ps) ein faszinierendes Werkzeug zur Auslösung einer Vielzahl kernphysikalischer Reaktionen. Es werden Experimente präsentiert, in denen auf diese Art ultrakurze Pulse von γ-Strahlen, Neutronen und Positronen erzeugt wurden. Konkrete Anwendungsmöglichkeiten werden ebenfalls diskutiert, so eine lasergetriggerte gepulste Neutronenquelle oder ein kompakter Elektronenbeschleuniger.