Heute vor 63 Jahren: Es werde (Laser-)Licht

Zum Zeitpunkt seiner Erfindung galt der Laser als „eine Lösung, die ein Problem sucht“. Heute ist das kaum noch vorstellbar, der Laser ist aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. In der Medizin und Industrie ist er ein essenzielles Werkzeug: Er kann schneiden, scannen, messen, drucken, bohren, schweißen, polieren und – natürlich – hübsch leuchten.

Der Erfindung des Lasers ging die Entwicklung eines anderen, weniger bekannten Geräts voraus: die des Masers. Das Akronym steht für „Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation“, also Mikrowellenverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung.

Der Amerikaner Charles H. Townes entwickelte ihn 1953 gemeinsam mit seinen Studenten. Die Strahlung des Masers ist unsichtbar und hat eine extrem stabile Frequenz. Sie kann daher als Referenz genutzt werden, zum Beispiel um Zeit zu messen und Atomuhren zu bauen.

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Ein anderer amerikanischer Physiker, Theodore Maiman, verbesserte den Maser und reduzierte sein Gewicht von 2,5 Tonnen auf nur 1,8 Kilogramm. Danach wollte er versuchen, einen Maser mit optischen Frequenzen zu bauen – was viele damals für unmöglich hielten. Sein Arbeitgeber hielt es für Zeitverschwendung und verbot es ihm. Erst als Maiman drohte zu kündigen, bewilligten sie ihm neun Monate Forschungszeit.

Maiman war erfolgreich und am 16. Mai 1960, heute vor 63 Jahren, nahm er mit seinem Assistenten den ersten Laser in Betrieb. Das „M“ wurde durch ein „L“ für „Light“ ersetzt. Das Gerät produzierte einen leistungsstarken, gebündelten Licht- oder eben Laserstrahl. Dazu werden zuerst die Elektronen eines Lasermediums, in Maimans Fall Rubin, auf ein hohes Energieniveau gepumpt, als würden sie oben auf eine Rutsche gehievt.

Dort verbleiben sie so lang, bis ein Photon, also ein Lichtteilchen, der passenden Energie vorbeikommt. Dieses stößt die Rutsche an, sämtliche Elektronen rutschen gemeinsam auf ein niedrigeres Energieniveau herab und geben dabei je ein Photon ab. Dieser Prozess heißt „stimulierte Emission“, das Ergebnis ist der nutzbare Laserstrahl.

Viele Forscher:innen entwickelten seine Erfindung weiter und entdeckten trotz anfänglicher Skepsis etliche Anwendungen. Eine davon: Maiman unterzog sich im Jahr 2000 einem Lasereingriff an der Prostata.

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