Printausgabe der Tiroler Tageszeitung vom Mi, 08.07.2015


Exklusiv

Das Jahrhundert des Lichts

Die Unesco hat 2015 das „Jahr des Lichts“ ausgerufen. Die Quantenphysikerin Francesca Ferlaino gibt aus diesem Anlass Einblicke in ihr Innsbrucker Labor, ein besonders „erleuchteter“ Ort.

Die Quantenphysikerin Francesca Ferlaino.

© Andreas Rottensteiner / TTDie Quantenphysikerin Francesca Ferlaino.



Von Matthias Christler

Innsbruck – Der Effekt, sobald Besucher das Innsbrucker Labor der Physikerin Francesca Ferlaino betreten, ist fast immer derselbe. Die Augen wandern erst zu den orangen, dann fixieren sie die noch helleren grünen Lichtstrahlen auf dem Labortisch. Spiegel brechen die Lichtstrahlen Dutzende Male, sodass ein kontrolliertes Chaos von orangen, grünen und blauen Linien entsteht. Die Augen der Gäste leuchten vor Neugier. Man verspürt die Lust hineinzugreifen. Doch die 37-jährige Italienerin sagt, während sie auch eine Schutzbrille reicht: „Wenn dieser grüne Laser deine Haut berührt, würdest du dich verbrennen.“

Auch aus einem anderen Grund geht Hineingreifen gar nicht. Ein Spiegel, der aus Versehen verstellt würde, könnte die Arbeit von Monaten zerstören. Hier, im Labor von Ferlaino im Erdgeschoss der Technik der Universität Innsbruck, ist das Licht so gebündelt wie an fast keinem anderen Ort in Tirol. Die hohe Intensität, der enge Frequenzbereich und die scharfe Bündelung des Strahls sind die herausragenden Eigenschaften von Laserlicht – mit dessen Hilfe die Physikerin Grundlagenforschung zur Quantenphysik leistet.

Im „Jahr des Lichts“, das die Unesco für 2015 ausgerufen hat, sollen Forschungen wie die von Ferlaino Aufmerksamkeit bekommen. Licht ist mehr als das, was der Mensch sieht und es ist nicht nur eine Lebensvoraussetzung für Mensch, Tier und Pflanzen. 2015 wurde aufgrund mehrerer Jahrestage ausgewählt.

Vor 400 Jahren entwickelten französische Ingenieure den Prototyp einer mit Solar­energie betriebenen Maschine.

Vor 200 Jahren stellte Augustin Jean Fresnel seine Wellentheorie des Lichts vor.

Vor 100 Jahren ging Albert Einstein mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie an die Öffentlichkeit.

Vor 50 Jahren entdeckten Wissenschafter mit der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung einen Beleg für die Urknalltheorie.

Ohne dem Verständnis von Licht wäre nichts von alldem möglich gewesen. Ebenso wie die bislang größte Forschungsleistung von Ferlaino. Vor drei Jahren gelang es ihr, zusammen mit ihrem Team ein Bose-Einstein-Kondensat aus dem Element Erbium zu erzeugen. Eine Pionierleistung, die ihr die Humboldt-Professur, einen mit fünf Millionen Euro dotierten deutschen Forschungspreis, einbrachte.

Die orangen und blauen Laser sind in ihrem Experiment Teil einer Kühlung, durch die ein Materiezustand bei extremen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt auftreten kann. Außerdem hat Ferlaino kürzlich zusammen mit ihren Kollegen Rudolf Grimm und Hanns-Christoph Nägerl eine Arbeit veröffentlicht, in denen bestimmte Moleküle in einer Falle aus Licht eingefangen werden, um ihre speziellen Wechselwirkungen zu untersuchen. Die Technik, ul­trakalte Gaswolken aus magnetischen Atomen per Laser-Kühlung herzustellen, wird mittlerweile an vielen Universitäten nachgebaut.

In Innsbruck wird Grundlagenforschung der Quantenphysik betrieben – für Nicht-Forscher kaum zu durchblicken, aber in Zukunft Teil des Alltags. Was die Elek­tronik für das 20. Jahrhundert war, werden Lichttechnologien im 21. Jahrhundert sein. Ferlaino nennt für diese Voraussage ein historisches Beispiel: „Der Physik-Nobelpreis wurde 2014 für die Erfindung blauer Leuchtdioden vergeben. Mitte der 90er gab es schon rote und grüne LEDs, aber erst mit den damals von japanischen Wissenschaftern entwickelten blauen LED konnte man weißes Licht schaffen“, erklärt sie. Vor 20 Jahren wurde die Entdeckung in der Öffentlichkeit wenig beachtet. Heute ist weißes, energiesparendes LED-Licht kaum noch wegzudenken. Völlig neue Beleuchtungskonzepte sind möglich, darunter LED-Displays – mit den blauen LEDs funktioniert übrigens auch der Blu-ray-Player.

In 20 Jahren wird man mit der Grundlagenforschung der Quantenphysiker vielleicht Ähnliches erreichen. Als Gast im Labor von Francesca Ferlaino drängt sich die Frage nach ihren Ambitionen auf. Seit einem Jahr ist sie eine der wissenschaftlichen Direktoren am Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der ÖAW (Österreichische Akademie der Wissenschaften), das eng mit der Universität zusammenarbeitet. Ein Nobelpreis für sie? Nein, es gebe viele andere hervorragende Kollegen, winkt sie ab. Sie redet lieber über ein institutsübergreifendes Projekt mit dem Kürzel ALM – Atome, Licht und Moleküle, an dem sie ebenfalls beteiligt ist. „Wir wollen mit dem Doktoratskolleg motivierten, heimischen und internationalen Nachwuchsforschern die Möglichkeit geben, bei uns mitzuarbeiten“, sagt sie.

„Prof. Habakuk“ ist morgen mit seiner Show in Innsbruck (siehe unten).
„Prof. Habakuk“ ist morgen mit seiner Show in Innsbruck (siehe unten).
- Universität Innsbruck

In ihrem Labor wird es dann wieder zu diesem vom Licht faszinierten Effekt kommen. „Das ist unabhängig vom Alter. Im Labor sind alle, alt und jung, von den Lasern begeistert, sie wollen wissen, wie sie funktionieren.“ Und während sie erklärt, wie der orange Laser zur Kühlung beiträgt, sieht man ein Leuchten in den Augen. Eine Reflexion des Lichts. Ein Zeichen der Begeisterung.

Physik-Show

Die Illusion der Naturgesetze. Anlässlich des Jahr des Lichts lädt der Forschungsschwerpunkt Physik der Uni Innsbruck zu einer Physik-Show ein. „Prof. Habakuk“ zeigt, dass Wissenschaft und Unterhaltung sich nicht von vornherein ausschließen. Er widerlegt Naturgesetze oder präsentiert auch die aktuellsten Entwicklungen der Laserphysik.

Termin. Donnerstag, 9. Juli, 18.30 Uhr, Centrum für Chemie und Biomedizin, Innrain 80-82. Eintritt ist frei.

Zur Person. Hinter dem Pseudonym „Prof. Habakuk“ verbirgt sich der Physiker René Beigang, der an der Uni Kaiserslautern die Arbeitsgruppe „Ultraschnelle Photonik und THz-Physik“ leitet.