Kinematisch vollständige Untersuchung laserinduzierter Fragmentation kleiner Moleküle und laserassistierter atomarer Stöße

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Die Manipulation und möglicherweise die Kontrolle ultraschneller Dynamik von Mehrteilchen-Quantensystemen ist ein junges und hochaktuelles Gebiet innerhalb der Atom-, Molekül- und Optischen Physik, welches Elemente der Stoßphysik mit solchen der Quantenoptik verbindet und durch den Einsatz innovativer Techniken (Präparation von Quantenzuständen, Manipulation der Dynamik, kinematisch vollständige Experimente) ein hohes Entwicklungspotential aufweist. Gleichzeitig besteht interdisziplinär ein starker Bezug zur Physikalischen Chemie. Aus diesem Kontext ergeben sich zentrale Fragestellungen, z.B. Kontrolle von Wellenpaketsdynamik über Potentialbarrieren, laserinduzierte Fragmentation sowie lasermodifizierte Stöße und chemische Prozesse. Ziel des Antrags ist es, diese Fragestellungen in kinematisch vollständigen Experimenten zu beleuchten, wobei sowohl die Anfangszustands-Präparation als auch die Manipulation der Dynamik weitere wichtige Aspekte darstellen. Hier kommt dem Laser als ¿Werkzeug¿ eine zentrale Bedeutung zu. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen in zwei thematisch verwandten Unterprojekten die laserinduzierte Fragmentation (Halbstöße) kleiner Moleküle sowie laserassistierte atomare Stöße untersucht werden. In der Verbindung koinzidenter hochaufgelöster Spektrometrie der Elektronen und Fragmente mit Pump-Probe-Techniken ultrakurzer (6fs) Laserpulse wird experimentelles Neuland betreten und die Wellenpaketsdynamik leichter Moleküle erstmals vollständig zeitaufgelöst beobachtbar. Dies gilt noch mehr für das Studium laserassistierter Stöße, welche sich bislang dem experimentellen Zugang weitgehend verschlossen. Für dieses Unterprojekt soll eine neuartige Laserionenquelle zur Erzeugung gepulster energiescharfer lonenstrahlen mit kleiner Emittanz an einem Reaktionsmikroskop aufgebaut werden, was letztlich die technische Basis für eine breite Klasse zukünftiger, innovativer Experimente darstellt.