Исследователи Лундского университета в Швеции совершили прорыв в области квантовой физики, разработав новую методику измерения квантового состояния электронов, выбиваемых из атомов под действием высокоэнергетических световых импульсов.
Когда высокоэнергетический свет в диапазоне экстремального ультрафиолета или рентгеновского излучения попадает на атом или молекулу, он может выбить электрон. Этот процесс, известный как фотоэлектрический эффект, лежит в основе фотоэлектронной спектроскопии. Традиционно фотоэлектрон рассматривался как классическая частица, хотя в действительности это квантовый объект, требующий квантово-механического описания.
Новая методика, названная KRAKEN, позволяет измерять полное квантовое состояние фотоэлектрона. Принцип работы схож с компьютерной томографией в медицине: делается серия двумерных «снимков» с разных углов для реконструкции трехмерного объекта. В эксперименте атомы ионизируются сверхкороткими высокоэнергетическими световыми импульсами, а затем пара лазерных импульсов разных цветов используется для получения двумерных снимков.
Дэвид Бусто, доцент кафедры атомной физики Лундского университета и соавтор исследования, опубликованного в Nature Photonics, отмечает историческую значимость работы. Более века назад Альберт Эйнштейн объяснил фотоэлектрический эффект, заложив основы квантовой механики. В 1981 году Кай Зигбан получил Нобелевскую премию за развитие фотоэлектронной спектроскопии.
Впервые удалось измерить квантовое состояние электронов, испускаемых атомами гелия и аргона. Исследователи обнаружили, что квантовое состояние фотоэлектрона зависит от материала, из которого он выбивается. Эта методика открывает новые возможности для изучения молекулярных газов, жидкостей и твердых тел.
Потенциальные применения включают исследования атмосферной фотохимии и систем преобразования света, таких как солнечные элементы и фотосинтез. Работа объединяет достижения аттосекундной науки и спектроскопии с квантовой информатикой и технологиями.
Успех эксперимента особенно примечателен тем, что предыдущие попытки измерения квантового состояния сталкивались с проблемой необходимости экстремальной стабильности в течение длительных периодов. Исследователям в Лунде удалось достичь требуемых стабильных условий, что открывает новую главу в понимании взаимодействия света и материи на квантовом уровне.
Изображение носит иллюстративный характер
Когда высокоэнергетический свет в диапазоне экстремального ультрафиолета или рентгеновского излучения попадает на атом или молекулу, он может выбить электрон. Этот процесс, известный как фотоэлектрический эффект, лежит в основе фотоэлектронной спектроскопии. Традиционно фотоэлектрон рассматривался как классическая частица, хотя в действительности это квантовый объект, требующий квантово-механического описания.
Новая методика, названная KRAKEN, позволяет измерять полное квантовое состояние фотоэлектрона. Принцип работы схож с компьютерной томографией в медицине: делается серия двумерных «снимков» с разных углов для реконструкции трехмерного объекта. В эксперименте атомы ионизируются сверхкороткими высокоэнергетическими световыми импульсами, а затем пара лазерных импульсов разных цветов используется для получения двумерных снимков.
Дэвид Бусто, доцент кафедры атомной физики Лундского университета и соавтор исследования, опубликованного в Nature Photonics, отмечает историческую значимость работы. Более века назад Альберт Эйнштейн объяснил фотоэлектрический эффект, заложив основы квантовой механики. В 1981 году Кай Зигбан получил Нобелевскую премию за развитие фотоэлектронной спектроскопии.
Впервые удалось измерить квантовое состояние электронов, испускаемых атомами гелия и аргона. Исследователи обнаружили, что квантовое состояние фотоэлектрона зависит от материала, из которого он выбивается. Эта методика открывает новые возможности для изучения молекулярных газов, жидкостей и твердых тел.
Потенциальные применения включают исследования атмосферной фотохимии и систем преобразования света, таких как солнечные элементы и фотосинтез. Работа объединяет достижения аттосекундной науки и спектроскопии с квантовой информатикой и технологиями.
Успех эксперимента особенно примечателен тем, что предыдущие попытки измерения квантового состояния сталкивались с проблемой необходимости экстремальной стабильности в течение длительных периодов. Исследователям в Лунде удалось достичь требуемых стабильных условий, что открывает новую главу в понимании взаимодействия света и материи на квантовом уровне.
