Időmérés stopperóra hírek nélkül a fizikából
A Tejút családfája
A nanodiamandok teljesen integrált vezérlése
Kicsit közelebb a naphoz
Távolság a csillagoktól
Mitől ragyognak a csillagok
Egyirányú utca az elektronok számára
Új számban talált több száz példányt Newton Philosophiae Naturalis Principia Mathematica-ból
Naprendszerünk kevesebb mint 200 000 év alatt alakult ki
Egészséges a Marson
Időmérés stopper nélkül
Physik-News 2018. október 31-től Optika részecskefizika
Az atom spektrumanalízissel kivont erős lézerterekre adott válaszának teljes idejű függése. Az erős lézerimpulzus által vezérelt elektronok oszcillációja az abszorpciós spektrum egyetlen mérésével rekonstruálható. Ehhez indító és leállító jelként nem szükséges szivattyú és tesztimpulzus. Az új koncepció a kémia és a biológiai reakciók ultragyors folyamatainak jövőbeli alkalmazását ígéri. [Physical Review Letters, 2018. október 26.]
Az anyagban az ultragyors kvantumdinamika megértése és ellenőrzése a modern fizika egyik központi kihívása. A legtöbb esetben a vizsgált rendszer reakciója külső zavarra, pl. B. gerjesztés, szivattyú-szonda sémában mérve. Az első lézerimpulzus dinamikus folyamatot indít el, amelyet ezután egy második lézerimpulzussal kérdezünk, változó késéssel. Jelenleg ez lehetővé teszi az ultragyors mozgások mérését a femto- és attoszekundumok időskálájáig, amelyek a másodperc milliomod-milliárdos részét jelentik. Azonban még mindig nehéz valós időben megmérni a megkötött elektronok dinamikáját intenzív lézerterek hatására. Ennek egyik módja az elektron hullámszerű töltés oszcillációjának, az úgynevezett „dipólus válasznak” való kivonása a mérésekből.
Általánosságban elmondható, hogy a hullámot és annak kiegészítő spektrumát, amelyek mind matematikailag összekapcsolódnak a Fourier-transzformációval, komplex számokkal írják le, mindegyik két valós mennyiséggel: amplitúdó és fázis. Az előbbi az intenzitással, az utóbbi az idővel függ össze. Ha egy rendszert nagyon rövid lézerimpulzus gerjeszt, a mért abszorpciós spektrum egyszerű Fourier-transzformációja lehetővé teszi a dipólus válasz időbeli evolúciójának rekonstrukcióját. Ez már a gyenge fénymezők rendszeréről ismert volt a "lineáris válasz" kifejezés alatt.
V. Stooß, SM Cavaletto, S. Donsa, A. Blättermann, P. Birk, CH Keitel, I. Březinová, J. Burgdörfer, C. Ott és T. Pfeifer az erős mezőn alapuló dipólus válasz valós idejű rekonstrukciója Physical Review Letters 121, 173005 (2018)
A Max Planck Nukleáris Fizikai Intézet és a Bécsi Műszaki Egyetem (TUW) fizikusai most kimutatták, hogy ez a koncepció általánosítható egy erős kiegészítő lézerimpulzus esetére, amely vezérli az elektronok dipólusreakcióját. Az 1. ábra szemlélteti azt a kísérleti eljárást, amelyet Veit Stooß végzett Christian Ott és Thomas Pfeifer csoportjában az MPIK-n: Egy ultrarövid (attoszekundumos) ultraibolya lézerimpulzust (UV, kék) közvetlenül egy intenzív femtoszekundumos infravörös impulzus (IR, piros) követ, a minta dipól válasza (ibolya) - itt egy héliumatom - módosult. Elemezzük az UV abszorpciós spektrumot, amelyhez a sugárzott attoszekundumos impulzus és a dipólus válasz hozzájárul (jobbra). Az erős IR-mező által vezérelt időfüggő válaszfüggvény Fourier-transzformációval rekonstruálható a mért spektrumból.
A 2. ábra a héliumban egy kétszeresen gerjesztett állapot rekonstruált dipólreakciójának (kék) amplitúdóját mutatja az IR impulzus három különböző intenzitása mellett, két elméleti modellel összehasonlítva: A csoport teljes „Ab Initio” szimulációja (zöld) Joachim Burgdörfer (TUW), valamint Veit Stooß és Stefano Cavaletto (Christoph Keitel csoportja az MPIK-nél) modellje (narancssárga), amely a héliumatomnak csak néhány gerjesztett állapotával képes kezelni. Az intenzív IR-impulzus nélkül a dipólus válasz egyszerűen exponenciálisan csillapodik (fekete szaggatott vonal), ami megfelel az izgatott állapot autoionizáció általi természetes bomlásának. Az erős IR mezővel való kölcsönhatás során a rezonáns kapcsolás más állapotokhoz a válaszfüggvény modulációjához (Rabi oszcillációhoz) vezet.
A legmagasabb intenzitás mellett fokozott a csillapítás az erős mezőionizációval, amely gyorsabban elnépteleníti a gerjesztett állapotot, mint a természetes bomlás. Itt is a rekonstruált válasz még mindig jól egyezik az „Ab Initio” szimulációval, míg a másik modell (csak néhány állapottal) összeomlik. Ennek a megfigyelt összeomlásnak az oka a kialakuló dinamikus komplexitás egy kritikus intenzitás felett, ahol az érintett állapotok száma felrobban, mintha.
Az itt bemutatott időbeli rekonstrukció megközelítése nem tesz feltételezést a vizsgált mintával kapcsolatban, ezért általában alkalmazható olyan komplex rendszerekre, mint például az oldatokban lévő nagy molekulák, vagy szabad elektron-lézerekkel végzett kísérletekre, amelyekben a teljes információt egyetlen lövés rögzíti. Ezenkívül a koncepció nem is korlátozódik a lézeres mezőkre, hanem bármilyen típusú interakcióra alkalmazható.
Ez a hírjelentés az idw-online anyagával készült