«Schweizer Nobelpreis» für Ursula Keller

Auszeichnung «Schweizer Nobelpreis» für Ursula Keller

21.09.2022 Quelle: Pressemitteilung

Die Physikprofessorin Ursula Keller wird für ihre wegweisenden Arbeiten in der Kurzzeit-Laserphysik mit dem Schweizer Wissenschaftspreis Marcel Benoist ausgezeichnet. Sie hat sowohl mit theoretischen Modellen als auch mit experimentellen Ergebnissen mehrfach die Grenzen der ultraschnellen Laser-Physik verschoben.

(Bild: ETH Zürich/DPHYS/Heidi Hostettler)

Seit der Laser erfunden wurde, wollten Forschende ihn dazu nutzen, Materialien zu transformieren. Mit kontinuierlichen Laserstrahlen gelang dies jedoch nicht, weil sie zu ungenau waren und die Materialien zu stark aufheizten. Die Lösung sah man schliesslich in der Verwendung von gepulstem Laserlicht, was jedoch eine komplizierte Technik erforderte. ETH-Professorin Ursula Keller löste das Problem durch den Einsatz von Halbleitern und erfand 1991 die sogenannte SESAM-Technologie (Semiconductor Saturable Absorber Mirror).

Damit verhalf sie der Wissenschaft, der Industrie und der Medizin zu einem neuen Instrument, das bis dahin ungeahnt präzise Eingriffe ermöglichte. Dank SESAM wurde es möglich, Lichtpulse von Festkörperlasern mit einer Dauer von Femtosekunden zu senden. In dieser kurzen Zeitspanne können zum Beispiel die Bewegungen von Atomen oder die Mechanismen von chemischen Reaktionen untersucht werden.

Als Professorin am Departement Physik hat Ursula Keller das SESAM-Konzept kontinuierlich weiterentwickelt. Zusätzlich gelang es ihr, immer kürzere Laserpulse zu erzeugen bis nur noch ein bis zwei Lichtschwingungen im Laserpuls enthalten waren. Diese wenigen Lichtschwingungen waren allerdings von einem Puls zum nächsten nicht synchronisiert, was nun in der weiteren Nutzung wichtig wurde. Die Lösung dieses Problems ermöglichte eine Revolution in der Frequenzmessung und eine Weiterentwicklung zu den genauesten Uhren der Welt: die «Optische Uhr» und die «Attoclock». Mit der optischen Uhr kann die Sekunde gegenüber dem jetzigen Standard, um circa fünf Grössenordnungen verbessert werden. Die Attoclock ist so genau, dass mit ihr die grundlegenden Prozesse der Quantenmechanik gemessen werden können, wie zum Beispiel die Tunnelzeit von einem Elektron. Für ihre wegweisenden Arbeiten in der Kurzzeit-Laserphysik wurde sie nun mit dem Schweizer Wissenschaftspreis Marcel Benoist ausgezeichnet.

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