Wechselwirkung zwischen den Elektronen in der Nähe eines Atomkerns

Die Elektronendynamik in der Nähe eines Atomkerns bestimmt  die meisten atomaren Wechselwirkungen. Diese sind in der Regel gekennzeichnet durch die enorme Geschwindigkeit, mit der sie ablaufen. Neben der Coulombwechselwirkung der Elektronen mit dem Atomkern sind für das Verhalten der elektronischen Konfiguration eines Atoms auch die paarweisen Wechselwirkungen der Elektronen untereinander verantwortlich.

Dieses Projekt konzentriert sich auf Methoden, mit der Physiker den zeitlichen Verlauf von Ladungstransfers innerhalb des Atoms untersuchen können. Basierend auf diesen Untersuchungen hoffen sie, solche Prozesse besser zu verstehen und so die entsprechenden Theorien zu verbessern. Dafür entwickeln sie Laserpulse, die nur noch wenig länger als einen Zyklus des elektrischen Feldes dauern.

Die Experimente profitieren von dieser Entwicklung zweifach: Zum Einen fördern sie das Verständnis der Wechselwirkung (weniger) geladener Teilchen, was die Interpretation der Messdaten erleichtert. Zum Anderen stellen diese Laserpulse das ideale Werkzeug dar, um die kürzesten kontrollierbaren Signale zu erzeugen: Attosekunden-Röntgenpulse. Die Wissenschaftler erzeugen mit Hilfe einer Frequenzkonversion in den Röntgenbereich aus den kurzen, sichtbaren Laserpulsen Röntgenblitze. Mit nur noch 80 Attosekunden Dauer sind diese Röntgenblitze prädestiniert, ultraschnelle Prozesse zu untersuchen. Mit dem hohen zeitlichen Auflösungsvermögen nähert sich diese Messmethode der atomaren Zeiteinheit (24 Attosekunden).