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TUM-Physiker in Nature

16.11.2001 - (idw) Technische Universität München

Zeitlupenkamera erfasst Millionstel von Milliardstel Sekunde

Am Physik-Department der Technischen Universität München ist es Forschern vor kurzem gelungen, einen der schnellsten in der Natur ablaufenden Vorgänge zu beobachten: Den Aufbau von Vielteilchen-Wechselwirkungen. Darüber berichtet das Wissenschaftsmagazin Nature in seiner aktuellen Ausgabe vom 15. November 2001.

Die Wissenschaftler um Privatdozent Dr. Alfred Leitenstorfer entwickelten dazu eine grundlegend neuartige Zeitlupenkamera mit unvorstellbar hoher Auflösung. Vorgänge, die innerhalb von nur wenigen Femtosekunden ablaufen, können damit studiert werden. Eine Femtosekunde entspricht einem Millionstel einer Milliardstel Sekunde.

Die TUM-Physiker untersuchten eine hochreine Halbleiterschicht aus Galliumarsenid, die unter der Leitung von Prof. Gerhard Abstreiter, Ordinarius für Experimentalphysik, am Walter-Schottky-Institut in Garching, hergestellt worden war. Durch optische Anregung mit einem kurzen Laserlichtblitz kann innerhalb von 10 Femtosekunden ein dichtes Plasma aus frei beweglichen Elektronen und Löchern (fehlenden Elektronen) im Halbleiterkristall erzeugt werden. Unter dem Einfluss gegenseitiger elektrischer Kräfte arrangieren sich die Teilchen so, dass negativ geladene Elektronen tendenziell von einer positiven Wolke aus Löchern umgeben werden.

Das Forscherteam der TUM konnte erstmals zeigen, dass diese sogenannte Abschirmung nicht instantan nach der Generation des Plasmas eintritt, sondern sich erst mit einer gewissen Verzögerung aufbaut. Derartige quantenkinetische Phänomene sind seit Jahren Gegenstand intensiver Diskussionen in der theoretischen Physik. Die Tragweite der Ergebnisse zeigt sich daran, dass analoge Phänomene auch in ganz anderen Bereichen der Natur als entscheidend wichtig vermutet werden. Beispiele hierfür sind Kernreaktionen und die chemische Katalyse an Metalloberflächen.
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