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Forschungsruppe - Theoretical Quantum Optics

Zeitentwicklung des Kernabstands in einem lasergetriebenen Wasserstoffmolekül-Ion, berechnet mit der zeitabhängigen Multikonfigurations-Hartree-Methode. Abbildung: C. Jhala

Die Wechselwirkung von Laserlicht mit Materie ist ein zentrales Feld der modernen Forschung in der Quantenoptik. Zwei der wesentlichen Herausforderungen sind die Beobachtung ultraschneller Prozesse auf Zeitskalen unter einer Femtosekunde sowie die Hochpräzisionsspektroskopie. Ultraschnelle Forschung hängt eng mit der Untersuchung starker Laserpulse in ihrer Wechselwirkung mit Atomen und Molekülen zusammen. Ultrakurze Pulse sind dabei das ideale Werkzeug, um ultraschnelle elektronische Prozesse und molekulare Reaktionen auszulösen und zu beobachten. Weiterhin dienen lasergetriebene Atome und Moleküle als Quellen von Pulsen im extremen Ultraviolett (Attosekunden-Bursts hoher Harmonischer), die ihrerseits für Studien auf der Attosekundenzeitskala eingesetzt werden können.

Die Forschungsgruppe „Theoretical Quantum Optics“ erforscht die Theorie starker Laserfelder und die Quantendynamik in Atomen und Molekülen in Zusammenarbeit mit weiteren experimentellen Gruppen in QUEST. So werden beispiels- weise der Zeitverlauf der Attosekunden-Bursts mit extrem hoher Zeitauflösung berechnet sowie interne Dynamik, wie Molekülvibration und die Elektron-Loch-Dynamik bei Laser- Materie-Wechselwirkung, im Detail untersucht. Weiterhin analysieren die Wissenschaftler die harmonische Phase im Hinblick auf die Anwendung in der Bildgebung atomarer und molekularer Struktur und Dynamik.

Präzisionsspektroskopie erfordert Quellen mit scharfen Frequenzen und hoher Repetitionsrate. In einer QUEST-Kollaboration sollen Harmonische hoher Repetitionsrate aus lasergetriebenen Nano-Arrays untersucht werden.