Atomlaser

Atomlaser

 

[-leɪzə ], Atomstrahllaser, laserähnliche Strahlungsquelle, die anstelle von Licht einen kohärenten Atomstrahl (Materiestrahl) emittiert, jedoch weitgehende Analogien zu optischen Lasern aufweist. Atome haben neben Teilchen- auch Welleneigenschaften (Welle-Teilchen-Dualismus). Werden sie in einer Teilchenfalle unter eine kritische Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt, vereinigen sie sich zu einer einzigen kohärenten Teilchenwelle (Bose-Einstein-Kondensation), die aus der Kühlfalle herausgelenkt und in einen gerichteten Strahl überführt werden kann. Die Teilchenfalle entspricht dem Resonator eines optischen Lasers, die Erzeugung des Bose-Einstein-Kondensats dem Aufbau des Strahlungsfeldes in einer Mode des optischen Resonators. Nachdem es 1997 erstmals gelang, Bose-Einstein-Kondensate mit etwa 10¹⁴ Natrium- beziehungsweise Rubidiumatomen pro cm³ bei rund 400 nK zu erzeugen, konnten seit 1998 erstmals sowohl gepulst als auch kontinuierlich aus dem Kondensat ausgekoppelte, verstärkte kohärente Materiewellenstrahlen erzeugt werden. 1999 konnte in einem mit einem Pumplaserstrahl angeregten Bose-Einstein-Kondensat die gleichzeitige Verstärkung von Materie- und Lichtwellen realisiert werden.

 

Atomlaserstrahlen sind - im Gegensatz zu thermischen Laserstrahlen - über ihre gesamte Ausdehnung phasenkohärent und können sowohl an Kristallgittern als auch an Lichtgittern gebeugt werden. Dadurch stellen Atomlaser eine ideale Materiequelle für hochgenaue atominterferometrische Messungen dar und können vollkommen neue Anwendungsbereiche u. a. in Optik und Atomoptik, in der Atomphysik, Nanotechnologie und Oberflächenphysik eröffnen.

 

Literatur:

 

B. Kneer: Semi-classical theory of an atom laser (Diss. Ulm 1999).