Physik-Nobelpreis 2005 an Theodor W. Hänsch

Physik-Nobelpreis 2005 an Theodor W. Hänsch

Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching teilt sich die Auszeichnung mit zwei amerikanischen Physikern

4. Oktober 2005

Der deutsche Physiker Theodor W. Hänsch sowie die US-Amerikaner Roy J. Glauber und John L. Hall erhalten den diesjährigen Nobelpreis für Physik für ihre Beiträge zur Entwicklung der Spektroskopie. Die Auszeichnung ist wie im Vorjahr mit zehn Millionen schwedischen Kronen (1,1 Mio. Euro) dotiert. Hänsch und Hall teilen sich eine Hälfte der Auszeichnung "für ihre Beiträge zur Entwicklung der auf Laser gegründeten Präzisionsspektroskopie, einschließlich der optischen Frequenzkammtechnik". Glauber bekommt die andere Hälfte des Preises für Beiträge zur Quantentheorie der optischen Kohärenz.
Endlich geht wieder ein Nobelpreis nach Deutschland. Prof. Peter Gruss, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft (1. von rechts), und Prof. Bernd Huber, Präsident der Ludwig-Maximilians-Universität München (2. v. rechts), gehörten zu den ersten Gästen, die dem frisch gebackenen Nobelpreisträger Prof. Theodor W. Hänsch während der eilig in München einberufenen Pressekonferenz gratulierten. Bild vergrößern
Endlich geht wieder ein Nobelpreis nach Deutschland. Prof. Peter Gruss, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft (1. von rechts), und Prof. Bernd Huber, Präsident der Ludwig-Maximilians-Universität München (2. v. rechts), gehörten zu den ersten Gästen, die dem frisch gebackenen Nobelpreisträger Prof. Theodor W. Hänsch während der eilig in München einberufenen Pressekonferenz gratulierten. [weniger]

Professor Hänsch wird damit für Arbeiten ausgezeichnet, die er Ende der 1990er-Jahre am Max-Planck-Institut in Garching bei München ausführte: die Entwicklung eines optischen "Frequenzkamm-Synthesizers", der es erstmals ermöglicht, die Zahl der Lichtschwingungen pro Sekunde genau zu zählen. Solche optischen Frequenzmessungen können millionenfach genauer sein als herkömmliche spektroskopische Bestimmungen der Wellenlänge von Licht.

Theodor Hänsch, Träger des Nobelpreises für Physik 2005. Bild vergrößern
Theodor Hänsch, Träger des Nobelpreises für Physik 2005.

Motiviert wurden die Garchinger Arbeiten durch Experimente zur hoch genauen Laserspektroskopie des Wasserstoffatoms. Dieses Atom ist besonders einfach aufgebaut. Aus der präzisen Bestimmung seiner Spektrallinien lassen sich daher Schlüsse auf die Gültigkeit von Naturkonstanten ziehen - zum Beispiel, ob sie sich im Laufe der Zeit langsam ändern. Doch Ende der 1980er-Jahre hatte die Laserspektroskopie am Wasserstoff bereits eine Genauigkeit erreicht, die sich durch interferometrische Messungen optischer Wellenlängen nicht mehr steigern ließ.

Die Forscher am Max-Planck-Institut für Quantenoptik sannen daher nach neuen Methoden und entwickelten den optischen Frequenzkamm-Synthesizer (s. Abb. 3) - so genannt, weil er aus ursprünglich einfarbigen ultrakurzen Lichtpulsen ein Lichtspektrum erzeugt, das aus Hunderttausenden scharfer Spektrallinien mit einem festen Frequenzabstand besteht.

Wesentliche Komponenten eines optischen Frequenzkamm-Synthesizers, mit dem sich die Frequenz von Licht mit extremer Genauigkeit messen lässt. Ein modengekoppelter Titan-Saphir Femtosekundenlaser (Mitte) wird von dem grünen Licht eines frequenzverdoppelten diodengepumpten Festkörperlasers (rechts) gepumpt. Eine mikrostrukturierte Quarzfaser verbreitert das Spektrum des Femtosekundenlasers zu weißem Licht, das ein Gitter in einen Regenbogen von Spektralfarben zerlegt (oben). Bild vergrößern
Wesentliche Komponenten eines optischen Frequenzkamm-Synthesizers, mit dem sich die Frequenz von Licht mit extremer Genauigkeit messen lässt. Ein modengekoppelter Titan-Saphir Femtosekundenlaser (Mitte) wird von dem grünen Licht eines frequenzverdoppelten diodengepumpten Festkörperlasers (rechts) gepumpt. Eine mikrostrukturierte Quarzfaser verbreitert das Spektrum des Femtosekundenlasers zu weißem Licht, das ein Gitter in einen Regenbogen von Spektralfarben zerlegt (oben). [weniger]

Ein solcher Frequenzkamm ist wie eine Art Lineal: Soll die Frequenz einer bestimmten Strahlung bestimmt werden, so vergleicht man sie mit den extrem scharfen Spektrallinien des Kamms, bis man die "passende" findet. Für die Entwicklung dieses "Messinstruments" erhielt Professor Hänsch bereits 1998 den Philipp Morris Forschungspreis.

Eine der ersten Anwendungen dieser neuartigen Lichtquelle war die Bestimmung der Frequenz der sehr schmalen ultravioletten Wasserstofflinie aus dem 1S-2S-Übergang. Sie kann mittlerweile auf 15 Stellen hinter dem Komma genau angegeben werden.

Der Frequenzkamm dient heute in zahlreichen Labors weltweit als Basis für optische Frequenzmessungen. Die Firma Menlo Systems, eine Ausgründung des Garchinger Max-Planck-Instituts, liefert seit 2002 kommerzielle Frequenzkamm-Synthesizer an Laboratorien in der ganzen Welt.

Zur Person:
Theodor W. Hänsch wurde 1941 geboren und promovierte 1969 an der Universität Heidelberg. Er arbeitete seit 1972 als Associate und später als Full Professor an der Stanford Universität, USA, bis er 1986 zum Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching und Lehrstuhlinhaber für Experimentalphysik und Laserspektroskopie an der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität berufen wurde.

Hänsch erhielt unter anderem den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft und den Philipp Morris Forschungspreis. Er ist Träger des Verdienstkreuzes 1. Klasse des Verdienstordens der Bundesrepublik Deutschland und des Bayerischen Maximiliansordens für Wissenschaft und Kunst. In diesem Jahr gewann er den neu geschaffenen Otto-Hahn-Preis für Chemie und Physik 2005.

Hinweis:
Vom 6. bis 8. Oktober 2005 nimmt Prof. Hänsch - gemeinsam mit weiteren 15 Nobelpreiträgern - am Symposium "Amazing Light: Visions for Discovery" zu Ehren des 90. Geburtstages von Charles Townes an der University of California in Berkeley, USA, teil. Er ist dort über die Organisatoren (Presse-Kontakt: Donald Lehr, siehe unten) zu erreichen.

Diese Presseinformation wurde zwischenzeitlich überarbeitet. Die neue Version ist auf der Website des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik verfügbar - siehe [6].

 
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