Freie Universität Berlin Genaue Wettervorhersage mittels Hochleistungs-Laser
Die Freie Universität Berlin ist zum ersten Mal Inhaberin
eines Patents. Dabei handelt es sich um eine Erfindung von Prof. Dr. Ludger
Wöste (Fachbereich Physik) gemeinsam mit Prof. Dr. Jean-Pierre Wolf
(Universität Lyon). Beide haben ein Verfahren zur Erzeugung von Kondensationskeimen
in der übersättigten, d.h. sehr feuchten Atmosphäre entwickelt.
Damit ist es - dank eines mobilen Hochleistungs-Lasers - möglich, präzisere
Regenvorhersagen zu treffen. Die Erfindung ist mittlerweile international
zum Patent angemeldet worden und wird von der Patentverwertungsgesellschaft
ipal GmbH exklusiv für die Freie Universität Berlin wirtschaftlich
verwertet.
Damit sich Regentropfen in der Atmosphäre bilden können, ist
die Bildung von Kondensationskeimen in der übersättigten Luft erforderlich.
Damit der Regen in der gewünschten Region heruntergeht, wurde bislang
versucht, mit Hilfe von Flugzeugen Silberjodidkristalle als Kondensationskeime
in der Luft auszustreuen. Auf die gleiche Weise wird auch versucht, Hagel
durch vorzeitiges Abregnen zu verhindern. Das Verfahren ist jedoch nur begrenzt
wirksam, da der hierfür erforderliche Zustand der Übersättigung
der Atmosphäre a priori nicht erkennbar ist. Dank dem Verfahren von
Wöste und Wolf ist es nun möglich, die kritischen Bedingungen für
die Bildung von Regen, d.h. atmosphärische Übersättigung genau
zu erfassen.
Die Erfindung beruht darauf, mittels Hochleistungs-Lasern so genannte
Plasma-Filamente in der Atmosphäre zu erzeugen. Physiker rufen solche
Filament dadurch hervor, indem sie einen hoch-intensiven ultrakurzen Laserpuls
in die Luft strahlen, wodurch nicht-lineare optische Effekte auftreten.
Durch den so genannten Kerr-Effekt wird der Brechungsindex auf Grund der
hohen Lichtfeldstärken erhöht. Da das Profil der Lichtintensität
des fokussierten Laserstrahls über den Querschnitt des Laserstrahls
hinweg einer Glockenkurve entspricht, wirkt die Luft im Bereich extrem hoher
Feldstärken - also im mittleren Bereich des Laserstrahls - wie eine
Sammellinse. Dadurch wird der Laserstrahl fokussiert. Die so entstehende
extrem hohe Energiedichte führt schließlich zu einer sog. Multi-Photon
der Luft, wobei die ionisierten Bereiche wie eine Zerstreuungslinse wirken.
Der Laserstrahl wird wieder defokussiert. In dem Zusammenspiel von Selbstfokussierung
und Selbstdefokussierung entsteht das beschriebene, schlauchähnliche
Plasma-Filament. An den dabei gebildeten elektrischen Ladungsträgern
kondensiert sodann die feuchte Luft zu deutlich erkennbaren Tröpfchen.
Auf die Weise kann die Übersättigung der Luft, d. h. ihr Vermögen
zu regnen über große Distanzen hinweg beobachtet werden.
Das Team Wöste/Wolf hatte sich schon in den vergangenen Jahren -
zumindest im Labor - als "Zähmer von Blitzen" einen Namen gemacht.
Um den Blitz zu zähmen, werden wiederum Laserpulse hoher Leistungen
in die Luft gestrahlt und so erneut Plasma-Filamente erzeugt. Diese sind
elektrisch leitend, so dass sich der Blitz entlang der Filamente kontrolliert
entladen kann. Auf diese Weise können Flughäfen oder Rechenzentren
von Blitzeinschlägen geschützt werden.
Für die Erfindung des "Regenwächters" erteilte das Deutsche
Patent- und Markenamt (DPMA) der Freien Universität Berlin ihr erstes
Patent. Auf Grund der Änderung im Arbeitnehmererfindergesetz hat die
Freie Universität gemeinsam mit anderen Berliner Hochschulen und der
Investitionsbank Berlin eine Gesellschaft für Patentverwertung Berlin
(ipal) gegründet. Diese prüft die Erfindung. Wenn ipal und die
Freie Universität die Erfindung verwerten wollen, erfolgt die Inanspruchnahme
der Erfindung und eine Patentanmeldung beim DPMA, die die Erfindung prüft.
Ist die Erfindung patentwürdig, erteilt die DPMA ein Patent. Die Freie
Universität hat seit Oktober 2001 15 Erfindungsmeldungen entgegengenommen
und acht Patentmeldungen über ipal GmbH beim DPMA eingereicht.
Nähere Informationen:
Prof. Dr. Ludger Wöste
Institut für Experiementelle Physik
an der Freien Universität Berlin
Tel.: 030 - 838-55566
E-Mail: woeste@physik.fu-berlin.de