Ultrapräzise Synthese und Messung optischer Frequenzen - Optischer Frequenzkamm setzt Maßstäbe für Raum und Zeit

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch - Nobelpreisträger 2005

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching
Ludwig-Maximilians-Universität, München

Licht ist die Basis der modernen Kommunikationssysteme. Doch bisher gelang es nicht, die Frequenz der verwendeten Lichtwellen präzise zu bestimmen.

Wie lässt sich dieser Hemmschuh für den Einsatz optischer Technologien beseitigen?

Die Antwort lieferte Theodor Hänsch - mit einem neuartigen Messverfahren: dem optischen Frequenzkamm. Theodor Hänsch ist Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching und Professor an der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität. Außerdem ist er als Wissenschaftlicher Berater an der Stanford University in denn USA tätig.

Ein Teil des Potenzials blieb ungenutzt

Mit Laserlicht lassen sich winzige Abstände bestimmen, die Zeit messen und die Inhalte von Internetseiten via Glasfaser um die halbe Welt schicken. Allerdings: Das gesamte Potenzial solcher Anwendungen von optischer Technologie konnte man bisher nicht ausschöpfen. Denn für das Licht gab es - anders als etwa für Radiowellen - keine Möglichkeit, die Frequenz auf praktikable Weise direkt zu messen. Die Arbeitsgruppe um Theodor Hänsch erzielte auf elegante Weise einen Durchbruch bei der Lösung dieses Problems.

Die Forscher nutzten dazu einen kompakten modengekoppelten Femtosekundenlaser - also einen Laser, der Lichtblitze von wenigen Billiardstelsekunden (Femtosekunden) Dauer aussendet. Sie konnten zeigen, dass ein solcher Laser gleichzeitig Hunderttausende von scharfen Laserlinien - Licht mit unterschiedlichen Frequenzen - erzeugen kann. Dieser optische Frequenzkamm erstreckt sich über den gesamten sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich. Die Frequenz jeder einzelnen Linie des Kamms lässt sich mit Radiofrequenz-Methoden extrem genau bestimmen.

Neue Möglichkeiten für Wissenschaft und Navigation

Die neue Messtechnik ermöglicht sowohl fundamentale physikalische als auch praktische Anwendungen. So können die Wissenschaftler damit die Längeneinheit Meter erstmals so bestimmen, wie sie 1983 definiert wurde: Demnach ermittelt man die Wellenlänge eines Lasers in Metern, indem man die Lichtgeschwindigkeit durch die gemessene Lichtfrequenz dividiert. Technisch wird zum Beispiel die Entwicklung neuartiger Atomuhren möglich: Diese Zeitmesser setzen als „Pendel“ Atome ein, die mit der Frequenz von Licht schwingen und deren Genauigkeit die Präzision der besten herkömmlichen Uhren um das Tausendfache übertrifft. Sie können die Positionsbestimmung per Satelliten-Navigationssystem verbessern. Besonders viel versprechende Perspektiven eröffnen optische Frequenzkämme für die Nachrichtentechnik, wo sie die Übertragungskapazität von Glasfaserleitungen durch eine dichtere Belegung mit Kommunikationskanälen deutlich erhöht.

Inzwischen haben Hänsch und seine Mitarbeiter vier deutsche und internationale Patente angemeldet. Im Juli 2001 gründeten sie die Menlo Systems GmbH, um diese Patente kommerziell zu verwerten.

Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.

Das Projekt "Ultrapräzise Synthese und Messung optischer Frequenzen" wurde von der Max Planck Gesellschaft vorgeschlagen.

Nachtrag
Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch erhielt 2005 gemeinsam mit dem amerikanischen Forscher John L. Hall den Nobelpreis für Physik.
Die schwedische Akademie der Wissenschaften würdigt damit den Beitrag der beiden Physiker zur Entwicklung der laserbasierten Präzisionsspektroskopie, mit deren Hilfe die Farbe des Lichts von Atomen und Molekülen extrem genau bestimmt werden kann.

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Ultrapräzise Synthese und Messung optischer Frequenzen
- Optischer Frequenzkamm setzt Maßstäbe für Raum und Zeit -
Dr. rer. nat. Theodor Hänsch

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Fragen an den Nominierten
Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch

Ultrapräzise Synthese und Messung optischer Frequenzen

Herr Professor Hänsch, stellen Sie bitte die Entwicklung des Projektes in Schritten dar und den Bereich daraus vor, der mit der Nominierung zum Deutschen Zukunftspreis als Innovation gewürdigt wurde.

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Die Laser sind inzwischen über 40 Jahre alt. Am Anfang hatte man eine Lichtquelle, die offenbar fantastische Eigenschaften hatte, aber niemand konnte sich wirklich vorstellen, was man damit anfangen kann. Heute sind die Laser aus dem technischen und dem normalen Alltag nicht mehr wegzudenken. Jeder hat heute einen im CD-Spieler, einen Laserdrucker, im Supermarkt ist der Laserscanner am Werk, aber auch wenn wir telefonieren oder im Internet surfen, dann nutzen wir Laser, die Signale in Form von Lichtblitzen durch Lichtgleiterfasern um die halbe Welt schicken.
Laserlicht unterscheidet sich von normalem Licht insofern, dass man es enorm bündeln kann. Es kann sehr intensiv sein, man kann kurze Impulse herstellen, aber es kann auch extrem farbrein sein. Die Farbe des Lichts hängt mit der Wellenlänge oder mit der Frequenz, mit der Zahl der Schwingungen pro Sekunde, zusammen. Rotes Licht schwingt langsamer als blaues Licht, aber langsam ist hier relativ, auch rotes Licht schwingt mit einer Schnelligkeit, die man sich kaum vorstellen kann: Hunderttausende von Milliarden Schwingungen pro Sekunde.
Von den Anfangszeiten der Laser an haben sich Wissenschaftler bemüht, diese Frequenz zu messen. Es gab 1966 ein großes Projekt am MIT (Massachusetts Institute of Technology), das das Ziel hatte, die Frequenz von Licht messbar zu machen, so wie man Radiowellenfrequenzen und Mikrowellenfrequenzen messen kann. In den 70er Jahren haben es einige Forscher wirklich geschafft, insbesondere in den USA, mit extrem hohen Aufwand - mit Fabriken voll Lasern, mit großen Mannschaften - eine Apparatur aufzubauen, mit der man eine spezielle Laserfrequenz wirklich messen konnte, d.h. abzuzählen wieviele Schwingungen pro Sekunde es gibt, wobei die Sekunde im Augenblick durch eine Cäsiumatomuhr definiert ist. Aber das war absolut nicht praktikabel; daher gab es ab den 80er Jahren in den USA kein einziges Labor mehr, das das realisieren konnte. In Europa gab es einige Labors, die ebenfalls mit großen Mannschaften und großem Aufwand den Versuch, die Frequenz des Lichtes zu messen, weiter vorangetrieben haben, in Deutschland insbesondere an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig. Und auch in Paris, in Australien, in Japan, in Kanada gibt es Anstrengungen dazu.
Die Frage ist, warum will man überhaupt die Frequenz messen? Auch wenn wir die Frequenz nicht messen können, können wir Licht benutzen als eine Energiequelle, wir können auch einen Lichtblitz schicken und ihn mit einem Detektor auffangen. Wenn wir dagegen die Schwingungen verfolgen können, kann man sehr viel mehr mit dem Licht anfangen. Das hat man bei den Radiowellen im Radiofrequenzspektrum gelernt. Jeder erinnert sich da ans letzte Jahr, als die UMTS-Lizenzen versteigert wurden, dabei wurden 100 Milliarden Mark für eine ganz kleine Frequenzspanne, für 200 Megahertz, geboten. Und wenn man die gleichen Tricks für Licht einsetzen kann, die wir heute für Radiowellen einsetzen können, dann wird die Frequenz sehr viel wertvoller, und statt über 200 Megahertz reden wir über hunderttausendmal so viel. Für viele Anwendungen, insbesondere für die Kommunikationstechnik der Zukunft wird das eine Revolution sein: Dass man dies jetzt mit einem praktikablen Verfahren beherrscht.

Kann man sagen, dass das Licht nutzbar wird?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Das Licht wird sehr viel nutzbarer, alles was man inzwischen für Radiowellen oder Mikrowellen gelernt hat, kann man in Zukunft auch mit Licht machen.

Sie arbeiten schon sehr lange in diesem Bereich?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Tatsächlich hatten wir 1998 den Philip-Morris-Preis bekommen, auch schon für eine Technik, mit der man die Frequenz von Licht messen kann. Damals war das eine ganz wesentliche Vereinfachung, verglichen mit dem, was in der Vergangenheit notwendig war, aber die Methode war immer noch sehr umständlich. Wir hatten einen Weg gefunden, große Frequenzintervalle zu halbieren, mehrfach zu halbieren, bis sie so klein werden, dass man sie messen kann. Das war schon damals eine Sensation, einfach weil auf einmal etwas machbar war, was vorher auch großen Regierungslabors verschlossen war.
Durch einen ganz neuen Zugang haben wir jetzt einen Weg gefunden, wie man mit einem einzigen kleinen, kompakten Laser nicht nur eine Lichtfrequenz messen kann, sondern alle Frequenzen und auch, wie man wohldefinierte Frequenzen erzeugen kann. Es gibt ein wachsendes Interesse verschiedener Nutzer solcher Techniken. Einmal in der Messtechnik, wir haben Anfragen von Standardlabors aus verschiedenen Ländern, die sich gern diese Technik zu Eigen machen würden. Außerdem gibt es da eine neugegründete Firma, Menlo Systems GmbH, die solche Frequenzkammgeneratoren, wie wir sie nennen, kommerziell anbietet und wahrscheinlich schon dieses Jahr vier solcher Systeme ausliefern wird. Die großen Anwendungen für das Prinzip sind wahrscheinlich nicht in der Wissenschaft, nicht in der Präzisionsmesstechnik, sondern auf Gebieten wie zum Beispiel der Telekommunikation zu finden.

Diese Innovation - war das eine konsequente, logische Entwicklung oder gab es einen Punkt, wo Sie plötzlich sagten, ja, das ist es?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Dass es funktionierte, war eigentlich extrem unwahrscheinlich. Wenn man am grünen Tisch sitzt und sich das überlegen würde, müsste man sagen, das kann nicht funktionieren. Das erste Mal, als ich daran geglaubt habe, dass es funktionieren könnte, war ich nicht hier in München, sondern in Italien, in Florenz. Dort befindet sich das europäische Labor für nichtlineare Spektroskopie. Ich hatte dort einen Gedanken mit einem jungen italienischen Forscher, Marco Bellini, diskutiert, nämlich wie man die Kohärenzeigenschaften von weißen Lichtpulsen experimentell erkunden könnte. Niemand hat daran geglaubt, dass das Sinn macht, weil weißes Licht ganz chaotisch ist und eigentlich keine Kohärenzeigenschaften haben darf. An einem Nachmittag haben wir ein Experiment gemacht, das gezeigt hat, dass Weißlichtpulse kohärent sein können. Das hat mich dann überzeugt, dass dieser neue Zugang möglich sein muss. Ich habe das damals aufgeschrieben und bezeugen lassen von einigen fachkundigen Zeugen. Praktisch nach diesem Plan sind wir vorgegangen. 1999 haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass das ein gangbarer Weg ist und seitdem überrascht und begeistert es alle, weil man auf einmal ein Problem einfach lösen kann, was seit Jahrzehnten die Forscher und Physiker genervt hat.

In Wissenschaftskreisen wird das, was hier entstanden ist, ja als Weltsensation bereits gelobt. Was hat der „normale Mensch“ davon? Wohin entwickelt sich das, worin mündet das, wo ist der Alltagsnutzen irgendwann einmal?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Der Nutzen wird nicht sein, dass jeder Mensch auf einmal so etwas zu Hause haben wird, obwohl man es nicht ausschließen kann. Der Nutzen liegt darin, dass man mit Hilfe dieser Technik genauere Uhren bauen kann. Es ist sehr wahrscheinlich, dass man welche bauen kann, die tausendmal genauer sind als die Besten, die man heute hat. Dann kann man mit Hilfe solcher Uhren zum Beispiel bessere Satellitennavigationssysteme implementieren, die dann auch der Normalbürger nutzen kann. Aber die genaueren Uhren spielen natürlich an vielen Stellen eine Rolle, wo man sie gar nicht vermutet. Insbesondere in der Kommunikationstechnik. Wenn man in Zukunft immer mehr Daten über Glasfaserleitungen schicken will, dann wird es sehr wichtig sein, da irgendwie für Ordnung zu sorgen, die in schneller Folge kommenden Lichtimpulse zu synchronisieren. Oder man sendet viele Kanäle parallel, die sich in ihrer Farbe unterscheiden. Wenn ich sehr eng benachbarte Farben wähle, dann muss ich in der Lage sein, diese zu unterscheiden. Und genau das macht unser Frequenzkammgenerator möglich. Er erlaubt uns, im sichtbaren Bereich Millionen von Farben sehr präzise zu trennen und zu unterscheiden.

Können Sie diesen Generator nochmals genauer beschreiben?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Es ist ein Laser, der ultrakurze Impulse imitiert, Femtosekundenpulse mit hoher Folgerate. Das Spektrum eines solchen Ultrakurzpulslasers ist nicht scharf, es ist ein breites Spektrum und wir verbreitern es noch zusätzlich, indem man dieses Licht durch eine mikrostrukturierte Quarzfaser schickt, so dass wir am Ende weißes Licht herausbekommen mit allen Regenbogenfarben. Und das Ganze ist kompakt, passt in eine Schuhbox, wenn man es etwas geschickter aufbaut als bisher. Dieses Spektrum, das man mit einem Gitter oder Prisma in seine Farben zerlegen kann, unterscheidet sich erheblich von normalem weißem Licht. Wenn man genau hinschaut, sind das Hunderttausende von scharfen Laserlinien, die in genau gleichmäßigem Abstand verteilt sind. Wir haben einen Trick gefunden, wie man die absolute Frequenz - die Zahl der Schwingungen pro Sekunde - für jede einzelne dieser Linien, in einem Schritt für alle Linien bestimmen kann. Wir haben somit mit einem einzigen Laser Hunderttausende Laserlinien erzeugt, die eine Eigenschaft besitzen, die man in der Vergangenheit gar messen konnte. Wir kennen nämlich die Frequenz jeder einzelnen dieser Linien und können sie vergleichen mit Mikrowellen, mit Radiowellen. Eigentlich ein verblüffend einfacher Aufbau. Es hat niemand daran geglaubt, weil das Vorurteil bestand, dass solche ultrakurzen weißen Pulse keine scharfen Linien haben können.

Sie sagten vorhin so schön, Sie hätten in Florenz gesessen, hätten mit einem jungen Kollegen gesprochen. Was passierte da, was haben Sie konkret gemacht? Sie haben das mit ihm in einem Experiment ausprobiert?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Das war ein Teilaspekt, noch nicht die Erfindung. Aber dieser Aspekt hat mich dann überzeugt, dass man mit ultrakurzen Pulsen Weißlichtpulse erzeugen kann, die eine wohldefinierte Phase haben. Von da war es dann noch mal ein Schritt zum Frequenzkamm. Für mich war das aber kein extrem großer Schritt, weil ich mich in den 70er Jahren schon an der Stanford-Universität mit solchen Dingen befasst habe. Und wir hatten damals schon Frequenzkämme erzeugt, die allerdings kein weißes Spektrum überdeckten, sondern nur einen ganz kleinen Bereich im Gelben. Es war wohl diese Einsicht, die mit Jahrzehnten von Forschungsarbeit, die zusammenwirkte.

Und dann: Wie ging das weiter? Sie haben dann Versuchsanordnungen gemacht? Wie soll man sich das vorstellen?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Das geht dann natürlich nur mit Mitarbeitern. Wir hatten ein ganzes Team von sehr fähigen Doktoranden hier, insbesondere Ronald Holzwarth und Thomas Udem haben das mit großem Elan und mit eigenen Ideen und Beiträgen verwirklicht. Wir haben eine ganze Reihe von Arbeiten dazu publiziert.

Es ist sehr spannend, was Sie gerade sagten. „Innovation“ ist die Mischung aus dem Moment in Florenz - der Erkenntnis - und dem, was man als „Lebens- und Berufserfahrung“ im Hintergrund hat. Innovation ist demnach an einem bestimmten Punkt festzumachen?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Ja, sonst hätte ich es damals nicht aufgeschrieben. Es war am 30. März 1997, als ich den Vorschlag aufschrieb.

Sie sind zwar hier als Einzelner in diesem Projekt benannt, aber hinter so einer Entwicklung steht doch meist ein Team? Was sind das für Menschen, mit was für Qualifikationen?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Da sind einige zu benennen, inzwischen haben sie teilweise schon promoviert. Thomas Udem hat vor sich zu habilitieren, möchte in die Hochschullehrerlaufbahn eintreten, wobei das ja risiko- und auch entbehrungsreich ist. Ronald Holzwarth hat dagegen beschlossen, Unternehmer zu werden. Wir haben ja eine Anzahl von Basispatenten, die diese Erfindung abdecken und er hat zusammen mit einem Studienkollegen, Michael Mei, eine Firma gegründet, die sich das Ziel gesetzt hat, das kommerziell zu verwerten.

Wie ist es bei Ihnen im Haus generell um den wissenschaftlichen Nachwuchs bestellt?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Im gesamten naturwissenschaftlichen Bereich und auch im Ingenieurwesen ist es schwieriger geworden. Das hängt zum Teil damit zusammen, dass man Anfang der 90er Jahre überall Labors zugemacht hat, die Industrie hat sich auf die internationalen Märkte konzentriert und man meinte, die Forschung sei nicht mehr so wichtig. Plötzlich gab es viele arbeitslose Physiker. In den Arbeitsämtern hat man den Leuten gesagt, sie sollen um Himmels Willen nicht Physik studieren. Das hat sich ausgewirkt. Jetzt gibt es in dieser Pipeline - das dauert ja viele Jahre bis jemand das Studium abschließt - halt weniger Leute, die eine Doktorarbeit machen wollen. Bei uns hat es sich noch nicht so stark ausgewirkt, weil wir vielleicht auch durch die internationale Reputation Bewerbungen aus der Schweiz, Frankreich und Italien bekommen, aber an anderen Orten gibt es Labors, die leer stehen, weil man keine Mitarbeiter findet.

Wie sieht der Frauenanteil in diesem Berufsfeld aus?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Die Experimentalphysik ist in Deutschland ein Gebiet, das für die Frauen irgendwie nicht so attraktiv ist. In Italien oder Frankreich ist das anders. Wir haben nur zwei Doktorandinnen und eine Diplomandin. Das hängt, glaube ich, auch damit zusammen, dass die Gesellschaft noch immer glaubt, die Frau hat die Hausfrauenrolle, und man stellt nicht die Unterstützung bereit wie z.B. in Frankreich, wo Ganztagesplätze für Kinder angeboten werden. Wir hatten eine Wissenschaftlerin, die nach einem Jahr nach Paris gegangen ist. Sie ist dorthin gegangen, weil sie wusste, dass sie dort die Rollen Wissenschaftlerin und Mutter verbinden kann.

Ihr Projekt ist ja eine wissenschaftliche Leistung, die in eine wirtschaftliche Verwertung mündet - eine wichtige Bedingung des Deutschen Zukunftspreises. Diese Abfolge ist im deutschen Wissenschaftsbetrieb noch nicht so üblich.

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Kapital ist wichtig, um ein solches Unternehmen schnell und effizient hochzuziehen. Es gibt inzwischen auch in Deutschland eine Reihe von Venture-Kapitalunternehmen, die sich solcher Projekte annehmen, aber das sind junge, unerfahrene Unternehmen. Ich selbst war im Januar in den USA - ich habe 16 Jahre in Kalifornien gelebt - und habe dort mit einer ganzen Anzahl von Venture-Kapital-Leuten geredet, die alle den Scheck gezückt hätten, wenn wir gesagt hätten, wir machen die Firma im Silicon Valley auf. Aber in München ist das dann doch schwierig.

Es gibt doch die Technologie-Initiative Bayern? Profitieren Sie davon?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Noch nicht, aber wir werden es natürlich versuchen. Die andere Schwierigkeit ist die, fähige Mitarbeiter zu bekommen. Hier geht jemand mit langer Berufserfahrung nicht zu einer kleinen Firma, bei der die Finanzierung nicht gesichert ist, denn er hat Familie usw. In den USA ist man flexibler, man ist gewohnt, zwei Jahre hier, zwei Jahre dort zu arbeiten.

Wie akzeptieren Ihre wissenschaftlichen Kollegen, dass Sie jetzt in die „Niederungen“ des Geschäftes einsteigen?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Das muss man sehen. Eigentlich sind wir nicht allein. An der Ludwig-Maximilians-Universität gibt es ja auch ein Center for Nano Science. Dort ist in den letzten Jahren in Richtung Ausgründungen viel passiert. Auch beim Münchner Business Plan-Wettbewerb sind die Münchner Universität und die TU immer gut vertreten. Ich glaube, wir machen hier Fortschritte.

Wir haben eben über Innovation gesprochen. Der Begriff wird viel genutzt, ist auch etwas abgenutzt. Wie definieren Sie Innovation?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Innovation kann sehr viel bedeuten. Was mich immer am meisten freut ist, wenn man etwas erfindet oder entwickelt, das einem erlaubt, Dinge zu tun, die man vorher nicht tun konnte. Neue Türen aufzumachen, woraus dann eine neue Technologie entstehen kann. Wenn man an das letzte Jahrhundert denkt, was hat unsere Welt am meisten verändert? Am Anfang waren es Dinge wie Röntgenstrahlung usw., aber dann in den 50er Jahren die Erfindung des Transistors, die integrierten Schaltkreise. Ich glaube, dass auch der Laser etwas war, was auf bekannten Effekten beruhte, es war nichts grundlegend Neues. Trotzdem hat der Laser als Werkzeug einen ungeheuren Einfluss gehabt. Nicht nur auf die Wissenschaft, auch auf die Technologie und unser tägliches Leben. Man kann sagen, dass so etwas wie das Internet gar nicht existieren könnte, wenn es keine Laser gäbe, mit denen wir die Signale über Glasfasern schicken können. Und dann ist die Erwartung zu groß geworden, man hat gemeint, das geht viel schneller als es in Wirklichkeit gehen kann. Die Menschen müssen sich ja erst langsam daran gewöhnen. Im Augenblick scheint ja die Telekommunikationsindustrie wieder etwas in der Flaute zu sein. Aber man weiß, dass diese Technologie in Zukunft immer wichtiger werden wird. Darum sind wir auch mutig und sagen, wir verfolgen unsere Ansätze weiter.

Eine Zielsetzung dieses Preises des Bundespräsidenten ist es, den Dialog zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit zu fördern. Wir haben ja in Deutschland die Situation, dass Wissenschaft immer noch hinter verschlossenen Türen passiert. Sie haben Ihre Fachöffentlichkeit, aber was tun Sie persönlich für diesen Dialog?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Es ist nicht die primäre Funktion des Wissenschaftlers, den Dialog mit der Öffentlichkeit zu führen, sondern etwas Neues zu entdecken. Über Jahrzehnte haben wir uns daran gewöhnt, dass die Gesellschaft akzeptiert, dass man sagt, nicht jeder ist Experte und muss das nachvollziehen. Aber wir wissen, insgesamt sind Wissenschaft und Technologie, insbesondere für Deutschland, da wir wenig Rohstoffe haben, sehr wichtig. Unsere Industriegesellschaft kann nur dann international konkurrenzfähig sein, wenn wir an dieser Stelle auch Spitzenklasse sind. Man muss hier nicht jeden Schritt genau verfolgen können. Der Druck hat sich jetzt natürlich verstärkt, auch weil das Interesse der jungen Leute an der Wissenschaft offensichtlich nachgelassen hat. Natürlich stellen wir uns der Aufgabe. Es gibt eine Anzahl von Wissenschaftszeitschriften, die gleichzeitig Öffentlichkeitsarbeit machen, und wir hatten - um ein Beispiel zu nennen - im Jahr 2000 einen Artikel in Nature, der sehr viel Presseresonanz gefunden hat.

Gibt es so etwas wie ein Motto oder eine formulierbare Motivation für das, was Sie tun?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Neue Werkzeuge zu schaffen, neue Technologien, aber natürlich spielt auch die Neugier eine Rolle, dass man verstehen möchte, wie unsere Welt funktioniert. Es ist leider so, dass selbst die Physiker nach Jahrzehnten der Anstrengung viele Aspekte noch nicht gut verstehen, dass die Welt immer noch sehr mysteriös ist, insbesondere wenn man ins Kleine geht, ins Mikroskopische, in die Quantenwelt. Auch die Technologen müssen irgendwann mal wissen, wenn man zu immer kleineren Schaltkreisen kommt - irgendwann werden Transistoren nur noch ein paar Atome groß sein - wie diese Atome funktionieren. In der Welt der Atome gibt es ganz merkwürdige Phänomene. Man kann intuitiv nicht versteh, dass ein Atom gleichzeitig in zwei verschiedenen Zuständen oder an zwei verschiedenen Orten sein kann. Und wir versuchen mit unseren optischen Tricks, etwas zu lernen über diese Welt der Atome und Quanten.

Waren Sie schon ein neugieriges Kind?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Ja.

Wussten Sie immer schon, dass Sie das werden wollten, was Sie heute sind?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Das gab es damals natürlich noch gar nicht. Ich bin in den 50er Jahren aufgewachsen, in der Nachkriegszeit, ich bin der einzige Akademiker in unserer Familie. Trotzdem hatte ich merkwürdigerweise schon relativ konkrete Vorstellungen davon.

Wie sehen Sie das Klima für Forschung und Innovation in Deutschland und wie stehen wir im internationalen Vergleich, global und bezogen auf Ihr Gebiet, da?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Ich glaube, dass wir in der Grundlagenforschung nicht schlecht dastehen. Es ist sicher so, dass deutsche junge Physiker in der ganzen Welt sehr willkommen sind, dass unsere Ausbildung hier nicht schlecht ist. Trotzdem gibt es jede Menge Probleme, die vielleicht mit der Trägheit unserer ganzen Gesellschaft zusammenhängen, dass man einfach versucht, das Bestehende zu bewahren, und man das Neue nicht so gern aufnimmt. In den USA sind die Leute sehr viel experimentierfreudiger, was Neues angeht. Man kann anderswo Dinge sehr viel schneller in Gang setzen, die dann vielleicht auch nicht ewig halten und wieder in sich zusammenbrechen. Insgesamt war es jedenfalls in der Vergangenheit so, dass ein junger Wissenschaftler sich eher und schneller verwirklichen konnte, wenn er in die USA ging, statt hier in Deutschland zu forschen, wo man zum Teil ja noch große, starre Hierarchien in den Forschungsinstitutionen hat, und es schwer ist für junge Leute, ihre Ideen selbstständig zu verwirklichen. Es gibt jetzt politische Anstrengungen, das zu verändern. Aber man kann das nicht punktuell angehen und man kann das nicht über Nacht machen, weil es gewachsene Strukturen sind. Die Gefahr ist, dass das, was bei uns gut funktioniert, kaputt gemacht wird und das Neue noch nicht reif ist.

Wie ist das mit Europa? Sie sagten, Sie haben mit Italien zu tun und mit Frankreich. Merken Sie das vereinte Europa in Ihrem Bereich?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Es gibt aus Brüssel Fördermittel für die Kollaboration unter den europäischen Partnerländern und wir haben eine ganze Menge Projekte, die so gefördert sind. Sie erlauben uns, Gäste für ein oder zwei Jahre hierher einzuladen oder unsere Leute können auch woanders forschen. Das ist sicher positiv.

Wie stehen wir im internationalen Vergleich da? Sind wir „gut“?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Auf einigen Gebieten sind wir sicher Weltspitze. Wo wir nicht so gut sind, ist in der Umsetzung solcher Erkenntnisse in praktische Produkte.

Hätten Sie Wünsche und Forderungen an die Gesellschaft zur Umsetzung von Projekten wie dem Ihren? Was können wir tun? Sie sind mit vielen Preisen ausgezeichnet worden, wie machen sich solche Auszeichnungen bemerkbar, womit bringt man Bewegung in die Entwicklung?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Ich glaube als Einzelner ist es sehr schwer, Bewegung in die Gesellschaft zu bringen. Man kann selbst das tun, was möglich ist und hoffen, dass sich am Ende was bewegt. Ich glaube wichtig ist, nicht sofort negative Verbindungen zu sehen zwischen Wissenschaft, Forschung, Gesundheit und Umwelt. Jeder denkt natürlich erst einmal an Tschernobyl und Pharmakatastrophen, Chemieunfälle und denkt, die Wissenschaftler arbeiten da mit Teufelszeug. Wenn wir das nicht hätten, könnten wir in der grünen Natur leben, so wie es früher einmal war... Und das ist eben ein völliger Irrglaube. Wenn man sich in den afrikanischen Länder umschaut, die keine Schädlingsbekämpfungsmittel oder Düngemittel einsetzen, dort gibt es riesige Hungerskatastrophen. Die Gesellschaft könnte überhaupt nicht existieren, wenn man nicht auf Technik und Forschung setzt. Die Welt wandelt sich immer mehr, und wenn Deutschland seine privilegierte Rolle halten will, dann müssen wir noch besser sein.

Wenn Sie wieder die Wahl hätten, würden Sie Ihren Berufsweg noch mal so wählen oder würden Sie etwas anders machen wollen?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Wenn man zurückschaut, weiß man natürlich immer viele Dinge, die man gern anders gemacht hätte. Trotzdem würde ich sagen, es war nicht ganz schlecht. Ich war 16 Jahre lang in Kalifornien an der Stanford-Universität, habe dort die Anfangsphase der Laserspektroskopie mitgestalten können. Das war damals eine wissenschaftliche Sensation, die viele Dinge erschlossen hat, die wir heute als selbstverständlich ansehen. Es war eine aufregende Zeit, auch in diesem Silicon Valley zu sein, und die Geburt der Mikrocomputer mitzuerleben. Steve Jobs, der Gründer von Apple, war einer der Studenten in meiner Klasse. Dann 1986 zurück nach Deutschland, da stellt sich schon die Frage, war das die ideale Wahl? Eigentlich ja, denn die Forschungsbedingungen in der Max-Planck-Gesellschaft sind schon sehr gut. Die Möglichkeit, gute Mitarbeiter zu finden und ihnen eine einigermaßen gesicherte Zukunft bieten zu können, hat man in den USA nicht, weil man immer mit kurzfristigen Geldern arbeitet, die auch mal ausbleiben können. Trotzdem habe ich manchmal überlegt, wie es denn gewesen wäre, wenn ich in Kalifornien geblieben wäre. Ein Kollege, den ich jetzt im Januar mal wieder getroffen habe, hat vor zwei Jahren dort eine Firma mit gegründet. Inzwischen hat er so viel Geld, dass er es in seinen Lebzeiten gar nicht ausgeben kann. Er denkt an wohltätige Stiftungen. Und das innerhalb von zwei Jahren! Dass man so große Dinge innerhalb so kurzer Zeit bewegen kann, das ist bei uns einfach undenkbar.

Sind Sie ein Mensch gewesen, der drüben in den USA für immer hätte leben können?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Ja, das hätte ich mir gut vorstellen können. An der kalifornischen Westküste, Palo Alto, ist es wunderschön: immer schönes Wetter, es gibt viele intelligente Leute, es geschieht viel Aufregendes. Man hat dort das Verständnis, man bestimme die Zukunft der Welt. Und ein bisschen stimmt das ja auch.

Womit entspannen Sie sich und was gibt es außerhalb Ihrer Tätigkeiten hier am Institut?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Ich bin wahrscheinlich gar kein Mensch, der die Entspannung so sucht. Ich suche die Herausforderung. Unsere Arbeit ist sicher nicht eintönig. Gerade in der Forschung geht es ja darum, immer wieder neue Dinge zu machen und wenn einem irgendwas langweilig vorkommt, dann kann man die Weiche neu stellen. Es ist schon etwas, was einen ganz ausfüllt, was auch nicht so schrecklich viel Bedarf an Hobbys oder Entspannung schafft. Ich fotografiere ganz gern, ich habe in den letzten Jahren eine kleine Dachwohnung in Florenz restauriert, die inzwischen bewohnbar ist, und die für mich ein kleines Refugium ist. Jetzt natürlich das Abenteuer der Firma, das ist eine neue Welt und man kommt mit neuen Leuten, neuen Partnern in Verbindung und man muss versuchen, deren Interessen und Motivationen zu verstehen.

Was wünschen Sie sich für die Zukunft?

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Für mich persönlich: Gesundheit, so dass ich noch viele Jahre hier dieser wunderschönen Betätigung nachgehen kann, zu forschen und zu erfinden und mit brillanten jungen Leuten zu arbeiten. Ansonsten für Deutschland, dass man erkennt, auch in der Öffentlichkeit, wie wichtig die Forschung und die Technik ist, dass junge Leute sich für das Gebiet begeistern, weil wir ohne das keine Zukunft haben.

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Lebenslauf

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch

30.10.1941
geboren in Heidelberg, Baden-Württemberg
1961
Abitur
1961 – 1966
Studium der Physik an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Diplom
1966 – 1969
Promotion
1969 – 1970
Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Institut für angewandte Physik
1970 – 1972
Wissenschaftlicher Mitarbeiter bei A.L. Schawlow, Stanford Universität, USA
1972 – 1975
Associate Professor für Physik an der Stanford Universität, USA
1975 – 1986
Professor für Physik an der Stanford Universität, USA
1978
Gastprofessor, Collège de France, Paris
1979
Gastprofessor, Universität Kyoto, Japan und an der Universität Florenz, Italien
1982
Gastprofessor, Fudan Universität Shanghai, China
seit 1986
Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching, und Professor an der Ludwig-Maximilians-Universität München
seit 1988
Wissenschaftlicher Berater an der Stanford Universität, USA
1992
Gastprofessor, Ecole Normale Superieure, Paris
1993 – 1996
Geschäftsführender Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching
1994
Gastprofessor, University of California, Berkeley, Emilio Segré Distinguished Lecturer
1999
Gastprofessor, Massachusetts Institute of Technology, Richard C. Lord Lecturer
2000
Gastprofessor, Scuola Normale, Pisa, Enrico Fermi Lecturer
2001
Gastprofessor, Caltech, Pasadena, Kalifornien, USA, Gordon Moore Distinguished Scholar und an der University of Colorado, Boulder, USA, JILA Distinguished Visitor

Ehrungen:

1973
California Scientist of the Year, California Museum of Science and Industry; Fellow, American Physical Society (APS); Fellow, Optical Society of America (OSA); Alfred P. Sloane Research Fellow
1977
Alexander von Humboldt-Forschungspreis
1980
Otto Klung-Preis, Freie Universität Berlin
1983
Cyrus B. Comstock Prize, U.S. National Academy of Science; Herbert P. Broida Prize (APS); Fellow, American Academy of Arts and Sciences
1985
William F. Meggers Award
1986
Michelson Medal, Franklin Institute, Philadelphia
1987
Italgas-Preis für Forschung und Innovation, Italgas, Turin
1988
Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
1989
Internationaler König Faisal-Preis für Wissenschaft, Saudi Arabien
1991
Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften
1995
Einstein Medal for Laser Science
1996
Arthur L. Schawlow Prize for Laser Science (APS)
1998
Philip Morris Forschungspreis (Atomuhr)
2000
Stern-Gerlach-Medaille, Deutsche Physikalische Gesellschaft Philip Morris Forschungspreis (Atomlaser); Arthur L. Schawlow Award (Laser Institute of America)
2001
Auswärtiges Mitglied der U.S. National Academy of Sciences; Quantenelektronik- und Optik-Preis der Europäischen Physikalischen Gesellschaft

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Kontakt

Projektsprecher

Prof. Dr. rer. nat. Theodor Hänsch
Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Hans-Kopfermann-Straße 1
85748 Garching
Tel.: +49 (0) 89 / 32 90 57 02
Fax: +49 (0) 89 / 32 90 53 12
E-Mail: t.w.haensch@mpq.mpg.de

Pressekontakt

Dr. Dag Schiöberg
Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Hans-Kopfermann-Straße 1
85748 Garching
Tel.: +49 (0) 89 / 32 90 52 13
Fax: +49 (0) 89 / 32 90 52 00
E-Mail: mpq-info@mpq.mpg.de