Kinematisch vollständige Untersuchung laserinduzierter Fragmentation kleiner Moleküle und laserassistierter atomarer Stöße
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Gegenstand des Projektantrags „Kinematisch vollständige Untersuchung laserinduzierter Fragmentation kleiner Moleküle und laserassistierter atomarer Stöße“ war die Manipulation und möglicherweise die Kontrolle ultraschneller Dynamik von Mehrteilchen-Quantensystemen am Beispiel des Modellsystems H2+ bzw. H + H+. In zwei thematisch verwandten Unterprojekten sollten die laserinduzierte Fragmentation (Halbstöße) kleiner Moleküle sowie laserassistierte atomare Stöße am Heidelberger MPI für Kernphysik (MPIK) untersucht werden. Ziel war, in der Verbindung koinzidenter hochaufgelöster Spektrometrie der Elektronen und Fragmente mit Pump-Probe-Techniken ultrakurzer (6 fs) Laserimpulse die Wellenpaketsdynamik leichter Moleküle erstmals vollständig zeitaufgelöst zu beobachten. Zum Studium laserassistierter Stöße war der Aufbau einer neuartigen Laser-Ionenquelle zur Erzeugung gepulster energiescharfer Ionenstrahlen mit kleiner Emittanz an einem Reaktionsmikroskop geplant. Die wesentlichen Ziele des ersten Unterprojektes konnten erreicht werden. Die Zusammenarbeit mit der Lasergruppe der Abteilung Ullrich am MPIK wurde erfolgreich fortgesetzt und die Wellenpaketsdynamik von H2+ bzw. D2+ in Pump-Probe-Studien mit ultrakurzen Laserimpulsen von wenigen fs Dauer erstmals kinematisch vollständig vermessen und visualisiert. Die Ergebnisse wurden auch in Onlinemedien aufgegriffen, so u. a. von Pro Physik und New Scientist. Eine gewisse Überraschung war der experimentelle Nachweis von Vibrationsanregung in H2 durch selektive Ionisation („Lochfraß“) durch einen ultrakurzen Laserimpuls – ein rein quantenmechanischer Effekt. Nach einer technisch bedingten längeren Umbaupause im Laserlabor wurde im Rahmen der Doktorarbeit von Manuel Kremer die Erzeugung ultrakurzer Laserimpulse optimiert und deren zeitliche Phasenstabilisierung um mehr als eine Größenordnung verbessert. Dies ermöglichte eine detaillierte Untersuchung zur kontrollierten Elektronenlokalisierung bei der Dissoziation von H2+. in Abhängigkeit von der Relativphase zwischen Trägerwelle und Einhüllender des Laserimpulses. Diese Arbeiten werden derzeit in der Lasergruppe der Abteilung Ullrich erfolgreich fortgesetzt. http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=8511 2 http://www.newscientist.com/blog/technology/2008/02/hark-protons.html
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Quantum-Phase resolved mapping of ground-state vibrational D2 wave packets via selective depletion in intense laser pulses. Physical Review Letters 97 (2006) 103004
Th. Ergler, B. Feuerstein, A. Rudenko, K. Zrost, C. D. Schröter, R. Moshammer and J. Ullrich
- Spatiotemporal imaging of ultrafast molecular motion: collapse and revival of the D2+ nuclear wave packet. Physical Review Letters 97 (2006) 193001
Th. Ergler, A. Rudenko, B. Feuerstein, K. Zrost, C. D. Schröter, R. Moshammer and J. Ullrich
- Complete characterization of molecular dynamics in ultrashort laser fields. Physical Review Letters 99 (2007) 153002
B. Feuerstein, Th. Ergler, A. Rudenko, K. Zrost, C. D. Schröter, R. Moshammer and J. Ullrich
- Electron localization in molecular fragmentation of H2 by carrier-envelope phase stabilized laser pulses. Physical Review Letters 103 (2009) 213003
M. Kremer, B. Fischer, B. Feuerstein, V.L.B. de Jesus, V. Sharma, C. Hofrichter, A. Rudenko, U. Thumm, C.D. Schröter, R. Moshammer and J. Ullrich
