05.11.2020 | Campus-Meldung

Ein­zel­ne Ato­me un­ter der Rönt­gen-Lu­pe

Erkenntnisse eines Forschungs-Teams unter Beteiligung der Universität Kassel erweitern die Möglichkeiten zur Untersuchung von Röntgen-Materie-Wechselwirkungen, die in der physikalischen Grundlagenforschung eine wichtige Rolle spielen. Die Ergebnisse, die kürzlich in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurden, können weitreichende Relevanz für eine Vielzahl dieser Experimente haben, besonders an den extrem intensiven Freie-Elektronen-Lasern (FELs).

Bild: European XFEL

Die sogenannte nichtlineare Optik, bei der mindestens zwei Photonen gleichzeitig mit Materie – z.B. einem Atom – wechselwirken, war lange Zeit nur mit relativ langwelligem Licht effizient nutzbar. Die Möglichkeit solche Studien mit Röntgenlicht, also extrem kurzwelligem Licht, durchzuführen, sind erst durch Röntgenlaser (XFELs) entstanden. In der veröffentlichten Studie haben die Forscher erstmals die Stoß-Wirkung von mehreren Röntgenphotonen auf einzelne Atome nutzen können, um einen bisher einzigartigen ‚Filter‘ zu erzeugen, durch den ein unerreicht klares Bild nichtlinearer Prozesse mit Röntgenstrahlung aufgenommen werden kann.

Mit einem Versuchsaufbau am European XFEL - dem weltweit größten Röntgenlaser in der Nähe von Hamburg – ist es einem Team um Prof. Dr. Ulrich Eichmann vom Berliner Max-Born-Institut gelungen, eine Lösung für dieses Problem zu finden: Sie nutzen dazu das sogenannte „Photon-Recoil Imaging“, also die beschriebene Photonen-Rückstoß basierte Bildgebung. Die Nutzung solch stimulierter Raman-Prozesse, wie sie in der Physik genannt werden, macht in dieser Art der Verwendung völlig neue Experimente z.B. an Molekülen auch besonders im zeitauflösenden Bereich denkbar. Dies könnte auch für den SFB 1319 in Kassel von zukünftigem Interesse sein, da sich dieser unter anderem mit ultraschnellen Dynamiken in chiralen Molekülen, den Bausteinen des Lebens, befasst.

 

Kontakt

Dr. Markus Ilchen

Universität Kassel
Institut für Physik,
Experimentalphysik IV
Heinrich-Plett-Str. 40,
34132 Kassel
Germany
Email: ilchen[at]physik.uni-kassel[dot]de