39. Edgar-Lüscher-Seminar Laser

Programm Freitag, 24. April 2015 13.00 - 14.30

Studienberatung der TUM

15.00 - 15.30

Begrüßung

15.30 - 16.45

Attosekundenspektroskopie an Molekülen und Festkörpern Prof. Dr. Reinhard Kienberger, TUM, Physik-Department

16.45 - 17.30

Diskussion und Kaffeepause

17.30 - 18.45

Materiewelleninterferenz auf schnellsten Zeitskalen Prof. Dr. Peter Hommelhoff, Universität ErlangenNürnberg, Lehrstuhl für Laserphysik

18.45 - 19.00

Diskussion

Prof. Dr. Peter Müller-Buschbaum TUM

Diskussion und Kaffeepause

11.00 - 12.15

Schmetterlinge und Photonen: Halbleiterbasierte Bauelemente für die Quantentechnologien Prof. Dr. Jonathan Finley, TUM, Walter-SchottkyInstitut

12.15 -12.30

Diskussion

14.30 - 15.45

Quanteninternet Prof. Dr. Gerhard Rempe, Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching

15.45 - 16.30

Diskussion und Kaffeepause

16.30 - 17.45

Teilchenbeschleunigung mit Licht Prof. Dr. Jörg Schreiber, LMU München, Fakultät für Physik

17.45 - 18.00

Diskussion

im Anschluss

Empfang in der Mensa des Gymnasiums Zwiesel

Sonntag, 26. April 2015 09.00 - 10.15

Relativistische Optik Prof. Dr. Gerhard G. Paulus, Universität Jena, Institut für Optik und Quantenelektronik

10.15 - 11.00

Diskussion und Kaffeepause

11.00 - 12.15

Biomolekulare Optik mit ultra-kurzen Lichtpulsen Prof. Dr. Wolfgang Zinth, Ludwig-Maximilians-Universität, Lehrstuhl für BioMolekulare Optik

12.15 - 13.00

Prof. Dr. Winfried Petry TUM

Quantencomputing Prof. Dr. Rudolf Gross, TUM, Walther-Meissner-Institut

10.15 - 11.00

Diskussion, Themenfindung für das 40. Edgar-Lüscher-Seminar

Laser- und Quantenphysik

Prof. Müller-Buschbaum ist Sprecher für das Netzwerk „Regenerative Energien (NRG)“ in der Munich School of Engineering (MSE) der TU München, Leiter des KeyLabs „TUM.solar“ im Forschungsnetzwerk „Solar Technologies Go Hybrid“, Deutscher Vertreter bei der European Polymer Federation (EPF) für den Bereich Polymerphysik und Associate Editor der Zeitschrift „ACS Applied Materials & Interfaces“ der „American Chemical Society“ (ACS). Er befasst sich in seiner Forschungsarbeit mit der Entwicklung polymerbasierter Materialien mit neuartigen Struktur-Eigenschaftsbeziehungen.

Samstag, 25. April 2015 09.00 - 10.15

39. Edgar-Lüscher-Seminar

Organisation

Prof. Petry ist Ordinarius am Lehrstuhl für Funktionelle Materialien (E13) des Physik Departments der TU München, Betreuungsprofessor für die Bayerische Eliteakademie und Wissenschaftlicher Direktor der Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II). Er forscht auf dem Gebiet der Materialwissenschaften mit Neutronen.

am Gymnasium Zwiesel Freitag, 24. April 2015, bis Sonntag, 26. April 2015

Organisatorische Hinweise Organisation vor Ort: OStD Heribert Strunz, OStR Christian Stoiber, StR Claus Starke, StR Josef Müller, StR Thomas Kufner,

Schirmherr: Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Wolfgang A. Herrmann, Präsident der TUM

Gymnasium Zwiesel Gymnasium Zwiesel Gymnasium Zwiesel Gymnasium Zwiesel Gymnasium Zwiesel

E-Mail: [email protected] Hinweise: • Alle Veranstaltungen finden in der Aula des Gymnasiums Zwiesel statt. Die Teilnehmer erhalten am Ende des Seminars für 5,- € eine CD mit sämtlichen freigegebenen Vorträgen.

• In den ausgewiesenen Kaffeepausen wird in der Mensa des Gymnasiums Kaffee und Kuchen gegen eine freiwillige Spende angeboten.

• Am Rande der Aula findet eine Ausstellung verschiedener Lehrmittelausstatter und Verlage statt.

Titelfoto: Thorsten Näser©

Veranstalter: Ltd. OStD Anselm Räde, Ministerialbeauftragter für die Gymnasien in Niederbayern Wissenschaftliche Leitung: Prof. Dr. Peter Müller-Buschbaum, TUM Prof. Dr. Winfried Petry, TUM

Referenten

Referenten Prof. Dr. Reinhard Kienberger TUM, Lehrstuhl für Laser- und Röntgenphysik

Professor Kienberger ist Leiter des Lehrstuhls für Laser- und Röntgenphysik an der Fakultät für Physik der TU München. Seine Forschungstätigkeit im Bereich der Attosekundenphysik hat zum Ziel, inneratomare und innermolekulare Prozesse auf der kürzesten bislang zugänglichen Zeitskala zu untersuchen. In seinem Vortrag wird er auf die Herausforderungen und Methoden der Ultrakurzzeitphysik eingehen und die Entwicklung der Erzeugung ultrakurzer Pulse aufzeigen. Nach einer Einführung zum Thema Laser- und Quantenphysik geht er auf die Attosekunden-Lasertechnik ein. Anhand von Beispielen für die Untersuchung elektronischer Prozesse zeigt er die Relevanz der Attosekunden-Zeitskala und weitere Aspekte der Attosekundenphysik auf.

Prof. Dr. Peter Hommelhoff

Uni Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Laserphysik

Professor Hommelhoff ist Inhaber des Lehrstuhls für Laserphysik an der FriedrichAlexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Seine derzeitigen Forschungsinteressen liegen im Bereich der Wechselwirkung von kürzesten Laserpulsen mit Nanoobjekten, der phasensynchronen Beschleunigung von Elektronen mit Hilfe von Laserlicht, sowie der Erzeugung neuartiger Quantensysteme. Im Vortrag wird er zeigen, wie die hervorragende Kontrolle optischer Felder in phasenstabilen Laserpulsen ausgenutzt werden kann, um Materie auf schnellsten Zeitskalen zu lenken. Damit lässt sich quantenmechanische Materiewelleninterferenz beobachten. Zum Ende gibt er noch einen Ausblick, wie optisch getriebene Teilchenbeschleuniger eines Tages die klassischen Radiofrequenzbeschleuniger durch viel kompaktere Versionen ersetzen können.

Prof. Dr. Rudolf Gross TUM, Walther-Meissner-Institut

Professor Gross ist Ordinarius am Lehrstuhl E23 des Physik-Departments und wissenschaftlicher Direktor des Walther-Meißner-Instituts für Tieftemperaturforschung. Schwerpunkte seiner Forschung bilden neuartige supraleitende und magnetische Materialien sowie Nanosysteme. Von besonderem Interesse sind ferner das Studium von Quantenphänomenen, die Anwendung von Festkörpernanostrukturen in der Quanteninformationsverarbeitung und Spinelektronik sowie moderne Herstellungstechnologien für oxidische Heterostrukturen.

Referenten Prof. Dr. Jonathan Finley TUM, Walter-Schottky-Institut

Prof. Jonathan Finley ist Inhaber des Lehrstuhls für Halbleiter Nanostrukturen und Quantenphysik am Physik Department der TU-München und Direktor des WalterSchottky-Instituts – ein Zentralinstitut für Halbleiter, Nanophysik und Nanowissenschaft. Seine Forschungsschwerpunkte liegen bei photonischen und elektronischen Nanomaterialien, insbesondere deren Anwendung für neuartige Quantentechnologien. In seinem Vortrag wird er die Entwicklung künstlicher photonischer Materialien vorstellen, mit welchen es möglich ist einzelne Lichtquanten zu erzeugen, und wie man diese dann nutzen und detektieren kann. Überraschenderweise haben einzelne Photonen eine messbare Auswirkung auf das Verhalten der Halbleiter-Nanosysteme, welche dann wiederum den Weg zu neuartigen quantenphotonischen Technologien eröffnen können.

Prof. Dr. Gerhard Rempe

Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching

Professor Rempe ist Direktor der Abteilung Quantendynamik am Max-Planck-Institut für Quantenoptik sowie Professor an der Technischen Universität München. Ultrakalte Atom- und Molekülgase verwendet er zur Erforschung fundamentaler Fragestellungen der Quantenphysik und deren Anwendung. Seine Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung hat er verwendet, um neuartige Schnittstellen zwischen Licht und Materie zu entwickeln. Sie verbinden die Alltagswelt mit der Quantenwelt und haben Anwendungspotential als Sender, Empfänger und Speicher von Information in einem zukünftigen globalen Quantennetzwerk.

Prof. Dr. Jörg Schreiber

LMU, Lehrstuhl für Experimentalphysik

Professor Schreiber leitet eine Arbeitsgruppe zur Realisierung von Teilchenbeschleunigern mit Hilfe höchstintensiver Laserimpulse. Er wirkt mit am Aufbau des Forschungslabors „Centre for Advanced Laser Applications (CALA)“, das in wenigen Jahren eines der weltweit leistungsstärksten Lasersysteme beherbergen wird, um die Laser-Plasma-Beschleunigung zu perfektionieren. Schon heute sind neuartige Anwendungen bis hin zur Medizin, z.B. bei der Diagnose und Behandlung von Tumoren, absehbar. In seinem Vortrag „Teilchenbeschleunigung mit Licht“ erklärt Professor Schreiber auf anschauliche Weise die Technik und lässt so die Zuhörer an diesem großen Forschungsabenteuer teilnehmen.

Prof. Dr. Gerhard G. Paulus Universität Jena, Institut für Optik und Quantenelektronik

Professor Paulus ist Dekan der Physikalisch-Astronomischen Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena, wo er den Lehrstuhl Nichtlineare Optik inne hat. Sein Forschungsgebiet ist die Attosekunden-Laserphysik, bei der er sowohl den Zugang über auf der sub-zyklen-Skala manipulierter Laserpulse wie den über die relativistische Optik verfolgt. Die Reflexion von Licht an einem Spiegel der sich mit relativistischer Geschwindigkeit bewegt, war eines der ersten Probleme, das Einstein im Rahmen seiner Arbeiten an der Relativitätstheorie betrachtete. Mit einem Laser hinreichend großer Leistung kann man das Gedankenexperiment heute vergleichsweise einfach verwirklichen und sogar zur Erzeugung intensiver AttosekundenLichtpulse verwenden, die ihrerseits eine großes Zukunftspotential für die Attosekunden-Laserphysik haben. Wie dieses Experiment funktioniert und wie man es vergleichsweise leicht, evtl. sogar in der gymnasialen Oberstufe, verstehen kann, ist Gegenstand des Vortrags.

Prof. Dr. Wolfgang Zinth

LMU, Lehrstuhl für BioMolekulare Optik

Professor Zinth ist Inhaber des Lehrstuhls für BioMolekulare Optik an der LMU München. Er befasst sich mit dem Gebiet der Ultrakurzzeitspektroskopie und deren Anwendung in Biophysik und Photochemie. In seinem Vortrag wird er zuerst auf die verwendete Methodik der Ultrakurzzeitspektroskopie eingehen. Anschließend stellt er die Grundprinzipien der Herstellung von Lichtimpulsen im Femtosekundenbereich und die hier verwendeten Messmethoden vor. Nach einer Einführung der zeitaufgelösten Schwingungsspektroskopie behandelt Professor Zinth wichtige Anwendungen in der Photobiophysik, u. a. zum Verständnis der UV-Strahlenschädigung der DNA und zur Photosynthese.