Jun.-Prof. Dr. Wolfram Helml

„Wir beschäftigen uns in unserer Forschung mit den ultraschnellen Prozessen der Elektronendynamik auf fundamentaler Ebene, von einfachen Anregungsprozessen in Atomen bis zu den komplexen biologischen Abläufen in menschlichen Zellen. Die dabei relevanten Zeitskalen liegen im Bereich von Attosekunden, das sind 10^-18 Sekunden—anschaulich verhält sich eine Attosekunde also zu einer Sekunde, wie eine Sekunde zum gesamten Alter des Universums!
Um diese Elektronendynamik messen zu können, bedarf es einer ultraschnellen Stoppuhr: In unseren Experimenten verwenden wir dafür Röntgenpulse, überlagert mit den Schwingungen eines zirkular polarisierten Laserfeldes, und ein winkelaufgelöstes Elektronenspektrometer. Damit kann man eine sogenannte „Streaking-Kamera“ mit extrem kurzer Belichtungszeit bauen. Am Freie-Elektronen-Laser LCLS in Stanford, USA, haben wir dieses Prinzip im Jahr 2018 erstmals demonstriert¹. Derzeit arbeiten wir zusammen mit einer Gruppe für „Maschinelle Intelligenz“ der Universität Kassel an der Entwicklung eines neuen experimentellen Aufbaus, der an DELTA in Dortmund getestet wird und in naher Zukunft zeit- und winkelaufgelöste Röntgenspektroskopie am European XFEL in Hamburg mit Online-Auswertung erlauben soll.“

¹ Hartmann, N. et al. Attosecond time–energy structure of X-ray free-electron laser pulses. Nat. Photonics 12, 215–220 (2018)

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