激光物理学家首次以仄秒精度测量光致电离

本文摘要：近日,激光物理学家首次以仄秒精度测量了光约见离,即10-21级测量。慕尼黑技术大学的科学家回应,这是迄今为止微观世界时间测量取得的最低精确度,也是光约见离时间尺度的首次意味著测量。 光约见离是光子与原子中的电子相互作用的过程。当一个光子碰撞氦原子的两个电子,光子的能量被其中一个电子全部吸取,或者被两个电子联合吸取。无论能量如何移往,都有一个电子不会瓦解原子。 这个过程被称作光电效应,爱因斯坦在20世纪初回应做到了说明。

近日,激光物理学家首次以仄秒精度测量了光约见离,即10-21级测量。慕尼黑技术大学的科学家回应,这是迄今为止微观世界时间测量取得的最低精确度,也是光约见离时间尺度的首次意味著测量。

光约见离是光子与原子中的电子相互作用的过程。当一个光子碰撞氦原子的两个电子,光子的能量被其中一个电子全部吸取,或者被两个电子联合吸取。无论能量如何移往,都有一个电子不会瓦解原子。

这个过程被称作光电效应,爱因斯坦在20世纪初回应做到了说明。氦原子光约见离过程示意图物理学家们近几年早已找到,从一个光子与电子相互作用开始到其中一个电子瓦解原子,一共持续5～15as(1as=10-18s)。

近日,来自马克斯·普朗克量子光学研究所(MPQ)、慕尼黑科技大学(TUM)和路德维希-马克西米利安-慕尼黑大学(LMU或慕尼黑大学)的激光物理学家们首次获得了850zs(1zs=10-21s)的精确测量结果。为了唤起氦原子中的电子,研究人员用脉冲宽度为阿秒级的极紫外(XUV)光脉冲太阳光原子。

同时用脉冲宽度大约4fs(1fs=10-15s)的红外光脉冲太阳光原子。一旦电子被极紫外光唤起瓦解原子,在红外光脉冲的电磁场起到下,电子再次发生加快或者滑行,通过这种速度的变化,物理学家们就能以仄秒精度来测量光电效应了。研究者们也首次从量子力学的角度确认,在一个粒子升空前的几阿秒内,入射光子的能量如何在氦原子的两个电子中分配。

氦原子只有两个电子,是唯一一个能用量子力学方法几乎计算出来的多电子系统。这让它有可能使理论值与实验结果相吻合。一旦光子将氦原子的一个电子唤起而瓦解原子,就需要计算出来剩下电子的有可能方位。电子最有可能所处的方位就是图中原子核周围视星等的区域。

激光物理学家们通过仄秒时间的计量实验,空缺了量子力学中对氦原子计量的空白,也因此将微观世界的测量准确性提高至一个全新的维度。

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