Der stärkste Laserstrahl der Welt

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Rumänien Der Laser im Forschungszentrum Thales kann in kürzester Zeit eine Spitzenleistung von 10 Petawatt erreichen.

Das Forschungszentrum beherbergt den leistungsstärksten Laser der Welt. Foto: AFP — Das Forschungszentrum beherbergt den leistungsstärksten Laser der Welt . Foto: *AFP*

Im Kontrollraum eines Forschungszentrums in Rumänien aktiviert die Ingenieurin Antonia Toma den stärksten Laserstrahl der Welt, der alles von der Medizin bis zur Raumfahrt revolutionieren soll. Der Laser im Zentrum nahe der rumänischen Hauptstadt Bukarest wird vom französischen Unternehmen Thales betrieben und basiert auf einer mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Erfindung, berichtete AFP am 31. März. Die Forscher Gerard Mourou (Frankreich) und Donna Strickland (Kanada) erhielten 2018 den Nobelpreis für Physik für die Nutzung der Laserkraft zur Entwicklung hochpräziser Geräte für die Augenchirurgie und industrielle Anwendungen.

In der Mitte, vor einer Wand aus Bildschirmen, die Lichtstrahlen anzeigen, prüft Toma eine Reihe von Anzeigen, bevor er den Countdown startet. Auf der anderen Seite der Glasscheibe beherbergen lange Reihen roter und schwarzer Kästen zwei Lasersysteme. Der Betrieb im Forschungszentrum ist enorm. Das System kann in der ultrakurzen Zeit einer Femtosekunde (eine Femtosekunde ist ein Millionstel einer Milliardstel Sekunde) eine Spitzenleistung von 10 Petawatt (ein Petawatt ist 10 hoch 15 eines Watts) erreichen. Laut Franck Leibreich, Direktor für Laserlösungen bei Thales, mussten die Ingenieure 450 Tonnen Ausrüstung sorgfältig zusammenbauen, um diese außergewöhnliche Leistung zu erreichen.

Mourou gibt zu, dass er nach seiner außergewöhnlichen Reise aus den USA, wo er 30 Jahre lang gearbeitet hat, emotional berührt ist, um das Projekt in Europa zum Leben zu erwecken, das in den 2000er Jahren aus dem größeren ELI-Infrastrukturprojekt der Europäischen Union hervorging.

Der Bau des Hightech-Gebäudes, in dem sich das Forschungszentrum befindet, kostete 350 Millionen Dollar, die größtenteils von der Europäischen Union finanziert wurden. Thames sagte, es sei die größte Investition in die wissenschaftliche Forschung in Rumänien. Gleichzeitig treiben Länder wie Frankreich, China und die USA ihre eigenen Projekte zum Bau noch leistungsfähigerer Laser voran.

Wissenschaftler suchten stets nach Möglichkeiten, die Leistung von Lasern zu steigern. Mitte der 1980er Jahre stießen sie jedoch auf ein Hindernis: Sie konnten die Leistung nicht steigern, ohne die Verstärkung des Lichtstrahls zu beeinträchtigen. Daraufhin erfanden Mourou und sein damaliger Student Strickland eine Technik namens Chirped-Pulse Amplification (CPA), mit der sie die Leistung sicher erhöhen konnten.

Die Technik funktioniert, indem ein ultrakurzer Laserpuls gestreckt, verstärkt und wieder komprimiert wird. Dadurch entsteht der kürzeste und intensivste Laserpuls der Welt. CPA wurde bereits in der Augenchirurgie eingesetzt, könnte aber Wissenschaftlern den Weg ebnen, die Grenzen der Lasertechnologie weiter zu verschieben. „Wir werden diese Art von ultraintensiven Pulsen nutzen, um deutlich kompaktere und kostengünstigere Teilchenbeschleuniger zu bauen“, sagte Mourou.

Weitere mögliche Anwendungen sind die Behandlung radioaktiver Abfälle durch die Verkürzung der radioaktiven Aktivitätsdauer oder die Beseitigung von im Weltraum angesammeltem Müll. Für Mourou gehörte das vergangene Jahrhundert den Elektronen, das 21. Jahrhundert ist das Zeitalter der Laser.

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