Die Hintergründe des Physik-Nobelpreises 2005

"Das ist ein großartiger Moment! Ich kann unmöglich in Rente gehen!"

• Die Geschichte hinter den Trägern des Physik-Nobelpreises 2005

• In den 1970er Jahren schlug Professor Hänsch am Max-Planck-Institut den optical frequency comb vor, bei dem Licht vieler verschiedener Frequenzen im Frequenzbereich in gleichmäßigen Abständen angeordnet ist.

• Ein optical frequency comb kann über beating (das Schwebungsphänomen, das entsteht, wenn zwei Lichtwellen mit leicht unterschiedlicher Frequenz aufeinandertreffen) als Lineal zur Messung anderen Lichts verwendet werden.

• Damals gab es jedoch noch keine Technik, um einen solchen optical frequency comb herzustellen.

• Nach weiteren 20 Jahren wurden Mitte der 1990er Jahre mode-lock-Laser entwickelt, also Laser, die gleichzeitig Licht mit mehreren Frequenzen erzeugen.

• Die Hänsch-Gruppe baute einen Prototyp eines optical frequency comb, erzielte aber nicht die gewünschten Ergebnisse.

• Zur gleichen Zeit betrieb auch John Hall, Fellow bei JILA (einem gemeinsamen Forschungsinstitut des US-amerikanischen Standards and Technology Institute und der University of Colorado), ähnliche Forschung, stieß jedoch an Grenzen, weil er keinen mode-lock-Laser, sondern einen anderen Lasertyp verwendete.

• 1997, als Hall seine 40-jährige Karriere bei JILA beendete und den Ruhestand erwog, stieß Steven Cundiff zum Institut. Als Experte für mode-lock-Laser brachte er einen mode-lock-Laser mit, den er bei Bell Labs gebaut hatte.

• 1998 besuchte Hall das Labor von Hänsch und erkannte, dass er und Cundiff über genau den Laser verfügten, mit dem sich der Prototyp des frequency comb vollenden ließ.

• Doch neben dem Laser gab es noch ein weiteres Problem. Um einen frequency comb nutzen zu können, muss man seinen Nullpunkt auf eine bekannte Frequenz einstellen können, aber es gelang nicht, die Bedingungen dafür herzustellen.

• Das letzte Puzzleteil wurde auf einer Konferenz im Mai 1999 durch einen Vortrag von Jinendra Ranka gelöst, der bei Bell Labs und Lucent Technologies tätig war. Er stellte eine speziell entworfene Glasfaser vor, die die nötigen Bedingungen zur Erzeugung eines frequency comb erfüllte.

• Hall und seine Kollegen baten darum, einige dieser speziellen Glasfasern zu erhalten, wurden zunächst jedoch von den Unternehmensjuristen mit dem Hinweis auf den Schutz des geistigen Eigentums abgewiesen. Über Cundiffs Kontakte bei Bell Labs konnten die JILA-Forscher schließlich im Oktober 1999 die Glasfasern bekommen.

• Das Forschungsteam brachte alle Bausteine – mode-lock-Laser und spezielle Glasfaser – zusammen, erzeugte damit einen frequency comb und maß die Frequenz des Lasers in Halls Labor. Die Ergebnisse wurden Anfang 2000 veröffentlicht. (Wie sich später herausstellte, hatte Hänsch über mehrere Jahre hinweg genau jene spezielle Glasfaser produziert, die ein deutsches Unternehmen benötigte.)

"Es ist eine große Freude, eine Idee im Kopf zu haben und dann festzustellen, dass die Natur diese Idee nicht zurückweist." - Jan Hall

[holynls]

Das ist wirklich ein Beweis, der sich über 35 Jahre erstreckt hat. Unglaublich.

[budlebee]

Der Artikel über die Übertragung von 1,84 Pbit Daten mithilfe eines optical frequency comb fiel mir wieder ein, deshalb habe ich ihn hierher übernommen.