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  • Laborbild Lichtschwert
Prof. Dr. Tobias Brixner

Lichtschwert

Kurzfilm "Femto Stars" (6-min-Zusammenfassung für Eilige)

Ein Lichtschwert ist eine fiktive Fechtwaffe aus dem "Star-Wars"-Universum der gleichnamigen Filmreihe, die auf den Regisseur George Lucas zurückgeht. Es gab im Lauf der Jahre zahlreiche Diskussionen, ob ein echtes Lichtschwert gebaut werden könnte. Das Video "Femto Stars" zeigt in Kurzfassung, wie wir eine Art "Lichtschwert" auf der Basis von Femtosekunden-Laserpulsen realisieren; die wissenschaftlichen Hintergründe wurden in einem Vortrag inklusive Experimente bei der Veranstaltung Highlights der Physik 2021 diskutiert.

Populärwissenschaftlicher Vortrag (Komplettversion)

Sind Lichtschwerter reine Fiktion? Meist wird als Argument angeführt, ein Laserstrahl breite sich ungehindert aus, bis er auf ein Hindernis treffe, und daher seien räumlich begrenzte Lichtschwerter physikalisch unmöglich. Der Film "Femto Stars" und das Foto im Header dieser Seite zeigen, dass man anscheinend doch Lichterscheinungen endlicher Länge erzeugen kann. Wie funktioniert das? Wofür ist das gut?

Die unten abrufbare Vortragsaufzeichnung "Können wir ein Lichtschwert bauen?" von Prof. Brixner mit dem Fechtexperten Constantin Krause (editierte Version des YouTube-Livestreams aus der Veranstaltung Highlights der Physik 2021) zeigt anhand einer Analogie mit Musik, wie ultrakurze Laserpulse entstehen. Wenn man Licht in nur wenigen Femtosekunden (d.h. Millionstel Milliardstel Sekunden) ein- und ausschalten kann, ergeben sich grundlegend neue Möglichkeiten, extrem schnelle physikalische Vorgänge in Echtzeit zu verfolgen und sogar zu steuern. Die Realität übertrifft sogar die "Star Wars"-Fiktion, denn in unserer Forschung dringen wir mit Präzision bis auf die atomare Ebene vor und "schneiden" im Rahmen der "Quantenkontrolle" nach Maßgabe chemische Bindungen in einem Molekül durch. Neben dieser "Femtochemie" kann man ultraschnelle Spektroskopie anwenden, um beispielsweise die biologischen Prozesse der Photosynthese oder des Sehens zeitlich aufzulösen. Eine Spezialität unserer Arbeitsgruppe ist die multidimensionale Spektroskopie, die umfassende Informationen liefert. Auch in der Medizin kommen Femtosekunden-Laserpulse zum Einsatz, unter anderem bei der "Femto-LASIK"-Augenoperation, deren Funktionsprinzip auf dem "Lichtschwert"-Effekt basiert.

Weiterführende Publikationen

Alternative Lichtschwert-Konzepte

Im Internet, insbesondere auf YouTube, kursieren viele Vorschläge, wie man ein Lichtschwert bauen könnte. Die folgende Auswahl hat nichts mit Femtosekundenlasern zu tun. Bilden Sie sich Ihr eigenes Urteil, wie erfolgreich diese Versuche sind. Wenn Sie gerne mit dem "Femto-Stars-Lichtschwert" arbeiten möchten, sollten Sie Teil unseres Teams werden, da wir Filamente in der Forschung täglich verwenden, um breite Spektren zu erzeugen...