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

20099Нейронаука одиночества: есть ли в мозге клетки, которые страдают? 20098Почему глаза так долго привыкают к темноте — и что за этим стоит? 20097Мыть или не мыть рис: что реально происходит в кастрюле 20095Мне не предоставили текст для написания статьи. 20094Мыть или не мыть рис: что реально происходит в кастрюле 20092Почему глаза так долго привыкают к темноте — и что за этим стоит? 20087Игла сквозь череп: медицинский случай с рыбой-иглой и задачей, которую хирурги решали... 20085Живая квантовая сеть в Нью-Йорке: как Qunnect пытается построить интернет, который нельзя... 20084Живые обои: дрожжи, алгинат и 3D-принтер вместо поклейки 20083ИИ-агент уничтожил базу данных за 9 секунд и сам же признался в этом 20082CVE-2026-5027: почему уязвимость в Langflow уже активно эксплуатируется хакерами? 20081GreatXML: новый обход BitLocker через Recovery Partition 20080Июньский Patch Tuesday 2026: 206 уязвимостей, три zero-day и неуправляемый ИИ в поиске дыр
Ссылка