Как измерить квантовое состояние фотоэлектронов?

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.
Как измерить квантовое состояние фотоэлектронов?
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.


Новое на сайте

20066[b]Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение?[/b] 20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка