Wenn ein energiereicher, kurzer Laserblitz auf einen Kristall geschossen wird, so findet in dessen Brennpunkt eine Mikroexplosion statt. Übrig bleibt ein winzig kleines Loch, umgeben von einem glassförmigen, durch die Schockwelle aufgeschmolzenen Bereich. Eine internationale Gruppe von Forschern hat diesen Vorgang nun erstmals mithilfe relativ einfacher physikalischer Prinzipien analysiert. Der Studie nach heizte der Laser den Kristall mit einer Rate von 10 hoch 18 Kelvin pro Sekunde auf ? ein neuer Weltrekord.
Physiker untersuchen schon seit vielen Jahren die Wechselwirkung Kristallen mit Laserblitzen, die nur Bruchteile einer Sekunde andauern. Wenn die Blitze genügend Energie aufweisen, führen sie zu winzig kleinen Explosionen im Kristallgitter. Die dabei für kurze Zeiten auftretenden enorm hohen Temperaturen und Drücke helfen den Forschern, die Eigenschaften von Materie unter extremen Bedingungen zu analysieren. Allerdings hatte bisher noch niemand versucht, die Geschwindigkeit des Erwärmungsvorgangs genau zu bestimmen.
Um diese Wissenslücke zu schließen, schossen Saulius Juodkazis von der Hokkaido Universität in Japan und seine Kollegen aus Australien und Frankreich extrem kurze Laserblitze auf einen Saphirkristall. Danach brachen die Forscher den Kristall auf und maßen die Größe der dadurch erzeugten Löcher. Durch eine relativ einfache Berechnung der bei den Explosionen auftretenden Energie- und Massenbilanzen ließ sich dann in Computersimulationen die mit den Explosionen einhergehende Temperatur berechnen.
Juodkazis zufolge betrug diese etwa 500.000 Kelvin, was einer Temperaturerhöhung von 10 hoch 18 Grad pro Sekunde entspricht. Auch wenn es die Forscher nicht darauf abgehen hatten, stellte sie damit einen neuen Rekord auf. Allerdings ist nicht klar, ob mithilfe derartiger Experimente wirklich Rückschlüsse auf die Zustände von Materie im Innern von Sternen und Planeten gemacht werden können ? schließlich dauern die hohen Temperaturen und Drücke nur für etwa eine Pikosekunde an.
Physical Review Letters, Bd. 96, Artikel 166101 Stefan Maier
