Wissenschaft

Hercules: Doppelte Power für den stärksten Laser der Welt

Der weltweit stärkste fokussierte Laserstrahl Hercules erhält ein Upgrade. Davon wird nicht nur die Forschung, sondern auch die Medizin profitieren.

Hercules ist ein Hochleistungslaser am Center for Ultrafast Optical Science (CUOS) der University of Michigan. Wie sein Namensgeber aus der griechischen Mythologie hebt auch er sich durch seine außerordentliche Stärke von anderen Mitstreitern ab. Mit einer optischen Impulsleistung von 300 Terawatt (TW) ist er aktuell einer der leistungsstärksten Laser der Welt.

Dank einer Förderleistung der National Science Foundation von zwei Millionen US-Dollar (1,7 Millionen Euro) wird Hercules bald doppelt oder womöglich sogar dreimal so stark sein. Der Aufbau des 2007 aktivierten Titan-Saphir-Lasers ermöglicht, alle zehn Sekunden einen Laserimpuls zu emittieren. Zum Vergleich: Andere Hochleistungslaser benötigen zum Wiederaufladen oft bis zu einer Stunde. 2008 erhielt Hercules als weltweit stärkster fokussierter Laserstrahl einen Eintrag ins Guinness-Buch der Rekorde.

ein 2-Millionen-Upgrade für hercules

Dank des großzügigen Beitrages sollen nun drei der fünf integrierten Pumplaser ausgetauscht werden. Diese erzeugen gemeinsam den Hauptlaserstrahl, indem sie ultrakurze Lichtimpulse aussenden. Durch diese Aufrüstung könnte die Leistung des Superlasers laut der Forscher des CUOS auf 500 bis 1.000 TW erhöht werden.

Hochleistungslaser wie Hercules werden vor allem in der experimentellen Physik eingesetzt.
Hochleistungslaser wie Hercules werden vor allem in der experimentellen Physik eingesetzt.

Doch wozu soll ein Lichtstrahl nutzen, der mit der zwei- bis dreifachen Intensität der Sonne auf ein einzelnes Sandkorn trifft? Die Wissenschaftler erhoffen sich dadurch vor allem neue Einsatzmöglichkeiten in der Physik, zum Beispiel die Untersuchung bislang wenig erforschter Gebiete wie der Quantenelektrodynamik. „Das Upgrade ermöglicht neben spannenden Experimenten auch neue Möglichkeiten im Bereich der Plasmaphysik, bei der Quantenphänomene eine immer wichtigere Rolle spielen“, sagt Karl Krushelnick, Direktor des CUOS.

Vom Teilchenbeschleuniger bis zur Röntgentechnik

Die Intensivierung des Lasers könnte zudem helfen, kompaktere Teilchenbeschleuniger zu konstruieren. Solche Anlagen, wie sie mit dem Large Hadron Collider in der Schweizerischen Forschungseinrichtung CERN betrieben werden, sind heute noch mehrere Kilometer lang. Ließe sich die Technik auf wenige Meter reduzieren, stünde die Tür zu fortgeschrittenen astrophysikalischen Versuchen künftig auch kleineren Forschungseinrichtungen offen.

Riesige Anlagen wie im CERN könnten könnten künftig kompakter werden.
Riesige Anlagen wie im CERN könnten könnten künftig kompakter werden. Bild: Wikipedia – John Vogel (CC BY-SA 3.0)

Aber auch alltagsnähere Anwendungen könnten von einem solchen Superlaser profitieren: Im medizinischen Bereich sei laut den Forschern beispielsweise eine präzisere Röntgentechnik möglich. Dies wäre dann vergleichbar mit der Magnetresonanztomographie, würde jedoch weit weniger kosten und Resultate in deutlich kürzerer Zeit liefern.

Cover-Foto: Michigan EngineeringJoseph Xu(Montage)

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