Dr. O. Hoffmann: Direkte Beobachtung von Stoßpaaren

Kohärente Kontrolle und Manipulation von Stoßpaaren

Ziel vieler Anstrengungen im Übergangsbereich zwischen Physik und Chemie ist die Kontrolle von Reaktionen oder Stoßprozessen durch externe Parameter. Die bei optischen Stößen verwendete Laserstrahlung ist ein typischer externer Parameter.

Mit dem externen Parameter sollen Stoßkanäle ein- und ausgeschaltet werden können.
Unmittelbar einsichtig ist die Nützlichkeit solcher Verfahren bei chemischen Reaktionen, wo man auf diese Weise unerwüschte Reaktionsprodukte minimieren und erwünschte Produkte maximieren möchte.

ein Condonvektor, Experiment

Das Bild zeigt ein experimentelles Ergebnis, bei dem dieses Prinzip perfekt umgesetzt wird. Unter bestimmten Bedingungen eines Na-Ne Stoßes wird die Polarisation des Anregungslasers variiert - das gemessene Signal kann je nach Eintellung der Polarisation ein- und ausgeschaltet werden!

Allerdings ist dieses Beispiel noch von einer praktischen Anwendung entfernt, denn es klappt nur in einem Atomstrahlexperiment mit speziell präparierten Versuchsbedingungen, während für den praktischen Einsatz Bedingungen bei Reaktionen gesucht werden, wo ohne spezielle Präparation eine entsprechende Manipulation durchführbar ist.

Querschnitte, zirkular polarisiertes Licht

Diese Abbildung zeigt eine weitere Möglichkeit, um mit polarisiertem Licht den Stoßprozeß zu manipulieren. Durch Variation von elliptisch polarisiertem Licht ist es möglich, die Maxima im differentiellen Wirkungsquerschnitt auf einen vorgegebenen Streuwinkel zu legen. Der Stoßprozeß kann hier aufgefaßt werden als von außen durchstimmbares Atominterferometer!

Das konkrete Beispiel oben zeigt differentielle Querschnitte für das Stoßpaar Na-Kr, einmal angeregt mit zirkular polarisiertem Licht mit positiver Helizität, einmal mit negativer Helizität.

Das Beispiel unten zeigt eine Meßserie für das Stoßpaar Na-Ne mit verschieden elliptisch polarisiertem Licht (rote Ellipse im Trajektorienbild rechts neben dem jeweiligen Querschnitt links). Die Polarisationen wurden so gewählt, daß von Einstellung zu Einstellung die Phase im Streuquerschnitt jeweils um den gleichen Wert verschoben wurde. So ist experimentell verifiziert worden, daß mit dem externen Parameter Polarisation des Lichtes der differentielle Querschnitt von außen vollständig kontrollierbar ist.

Querschnitte, elliptisch polarisiertes Licht

Andere Ansätze zur kohärenten Kontrolle versuchen, mit zeitlich speziell geformten kurzen Laserpulsen (einem oder mehreren), ähnliche Kontrollen über Stoßprodukte zu erreichen.
Die derzeitigen Ergebnisse all dieser verschiedenen Ansätze lassen es als wahrscheinlich erscheinen, daß speziell geformte Laserpulse (zeitliche Formung von Intensität, Wellenlänge und Polarisation) bei geeigneten Prozessen eine kohärente Kontrolle von Stoß- oder Reaktionsprodukten ermöglichen.