Synchrotron: Extremste Genauigkeit für Röntgenschnappschüsse

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DESY Deutsches Elektronen- Synchrotron

Takt-Präzision von 950 Attosekunden über 18 Stunden stabil

Durch die Entwicklung spezieller Detektoren, durch die gezielte Unterdrückung von Nichtlinearitäten in den Glasfasern sowie mit Hilfe neuer Techniken zur Rauschminimierung haben die Forscher schließlich im Labor eine über 18 Stunden stabile Takt-Präzision von 950 Attosekunden in einem 4,7 Kilometer langen Laser-Mikrowellen-Netzwerk gemessen. „Nach unserem Wissen ist es das erste Mal, dass eine Synchronisation mit einer besseren Genauigkeit als eine Femtosekunde zwischen räumlich entfernten modengekoppelten Lasern und Mikrowellenoszillatoren auf dem Maßstab einer kompletten Anlage für längere Zeit erreicht wurde“, sagt Şafak.

„Das Laser-Mikrowellen-Netzwerk mit Attosekunden-Präzision wird den Röntgenlasern der nächsten Generation und anderen Forschungsanlagen eine bis dato unerreichte zeitliche Genauigkeit ermöglichen, so dass sie ihr volles Potenzial entfalten können“, unterstreicht Kärtner. „Das wird die wissenschaftlichen Bemühungen vorantreiben, molekulare Filme auf der Attosekunden-Skala aufzunehmen, und damit viele neue Einblicke in Biologie, Arzneimittelentwicklung, Chemie, Grundlagenphysik und Materialforschung eröffnen. Daneben wird erwartet, dass diese Technik auch in vielen anderen Bereichen an der Forschungsfront Verwendung findet, die auf eine hohe Zeitauflösung angewiesen sind – etwa beim Vergleich ultrastabiler Atomuhren, in der Gravitationswellenastronomie oder zur Zusammenschaltung kohärenter optischer Antennenfelder.“

Die Experimente haben in den Laserlaboren des Centers for Free-Electron Laser Science (CFEL) in Hamburg stattgefunden. Das CFEL ist eine Kooperation von DESY, Universität Hamburg und der Max-Planck-Gesellschaft. An der Arbeit waren Forscher von DESY, der Universität Hamburg und vom MIT beteiligt.

Originalpublikation: Attosecond precision multi-kilometer laser-microwave network; Ming Xin, Kemal Şafak, Michael Y. Peng, Aram Kalaydzhyan, Wenting Wang, Oliver D. Mücke, and Franz X. Kärtner; „Light: Science & Applications“ (2017); DOI: 10.1038/lsa.2016.187

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