Meranie času bez správ zo stopiek z fyziky
Rodokmeň Mliečnej dráhy
Plne integrovaná kontrola nanodiamantov
Trochu bližšie k slnku
Vzdialenosti od hviezd
Čo žiari hviezdy
Jednosmerná ulica pre elektróny
Stovky výtlačkov Newtonovej knihy Philosophiae Naturalis Principia Mathematica nájdené v novom počte
Naša slnečná sústava sa sformovala za menej ako 200 000 rokov
Zdravý na Mars
Meranie času bez stopiek
Physik-News od 31. októbra 2018 Optická časticová fyzika
Plná závislosť odozvy atómu na silné laserové polia extrahované spektrálnou analýzou. Kmitanie elektrónov poháňaných silným laserovým impulzom je možné rekonštruovať z jedného merania absorpčného spektra. Ako signál spustenia a zastavenia nie sú potrebné žiadne pumpy a testovacie impulzy. Nový koncept sľubuje budúce aplikácie pre ultrarýchle procesy v chémii a biologických reakciách. [Physical Review Letters, 26. októbra 2018]
Pochopenie a riadenie ultrarýchlej kvantovej dynamiky v hmote je jednou z hlavných výziev modernej fyziky. Vo väčšine prípadov je reakcia študovaného systému na vonkajšie rušenie, napr. B. excitácia meraná v schéme čerpadlo-sonda. Prvý laserový impulz spúšťa dynamický proces, ktorý je potom dopytovaný druhým laserovým impulzom s premenlivým oneskorením. V súčasnosti to umožňuje meranie ultrarýchlych pohybov až po časové škály femto- a attosekúnd, čo sú milióntina a miliardtina miliardtiny sekundy. Stále je však ťažké merať dynamiku viazaných elektrónov pod vplyvom intenzívnych laserových polí v reálnom čase. Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je extrakcia vlnovej oscilácie náboja elektrónu, ktorá sa nazýva „dipólová reakcia“, z meraní.
Vlna a jej komplementárne spektrum, ktoré sú obidve matematicky spojené pomocou Fourierovej transformácie, sú všeobecne opísané komplexnými číslami, z ktorých každá má dve skutočné veličiny: amplitúdu a fázu. Prvý súvisí s intenzitou, druhý s časom. Ak je systém excitovaný veľmi krátkym laserovým impulzom, jednoduchá Fourierova transformácia meraného absorpčného spektra umožňuje rekonštruovať časový vývoj dipólovej reakcie. Toto bolo známe pre režim slabých svetelných polí pod pojmom „lineárna odozva“.
V. Stooß, SM Cavaletto, S. Donsa, A. Blättermann, P. Birk, CH Keitel, I. Březinová, J. Burgdörfer, C. Ott a T. Pfeifer Real-Time Reconstruction of Strong-Field-Driven Dippon Response Physical Review Letters 121, 173005 (2018)
Fyzici z Ústavu jadrovej fyziky Maxa Plancka a Technickej univerzity vo Viedni (TUW) teraz ukázali, že tento koncept je možné zovšeobecniť pre prípad silného dodatočného laserového impulzu, ktorý poháňa dipólovú odozvu elektrónov. Obrázok 1 ilustruje experimentálny postup, ktorý uskutočnil Veit Stooß v skupine Christiana Otta a Thomasa Pfeifera na MPIK: Na ultrakrátky (attosekundový) ultrafialový laserový pulz (UV, modrý) priamo nadväzuje intenzívny femtosekundový infračervený pulz (IR, červený), dipólová odozva (fialová) vzorky - tu modifikovaná atómom hélia. Analyzuje sa UV absorpčné spektrum, ku ktorému prispieva vyžarovaný attosekundový impulz a dipólová odozva (vpravo). Funkciu časovo závislej odozvy riadenú silným IR poľom je možné rekonštruovať z meraného spektra pomocou Fourierovej transformácie.
Obrázok 2 zobrazuje amplitúdu rekonštruovanej dipólovej odpovede (modrá) určitého dvojnásobne excitovaného stavu v héliu pre tri rôzne intenzity IR impulzu v porovnaní s dvoma teoretickými modelmi: Kompletná simulácia „Ab Initio“ (zelená) zo skupiny Joachim Burgdörfer (TUW), ako aj model (oranžový) Veit Stooß a Stefano Cavaletto (skupina Christoph Keitel z MPIK), ktorý zvláda iba niekoľko vzrušených stavov atómu hélia. Bez intenzívneho IR impulzu by sa dipólová odozva jednoducho znížila exponenciálne utlmená (čierna prerušovaná čiara), čo zodpovedá prirodzenému rozpadu excitovaného stavu pomocou autoionizácie. Počas interakcie so silným IR poľom vedie rezonančná väzba k iným stavom k modulácii (Rabiho oscilácie) funkcie odozvy.
Pri najvyššej intenzite dochádza k zvýšenému tlmeniu v dôsledku ionizácie silným poľom, ktoré excituje excitovaný stav rýchlejšie ako jeho prirodzený rozpad. Aj tu rekonštruovaná odpoveď stále dobre súhlasí so simuláciou „Ab Initio“, zatiaľ čo druhý model (iba s niekoľkými stavmi) sa zrúti. Príčina tohto pozorovaného kolapsu spočíva vo vznikajúcej dynamickej zložitosti nad kritickou intenzitou, kde počet zúčastnených štátov akoby explodoval.
Tu demonštrovaný prístup časovej rekonštrukcie nevytvára žiadne predpoklady o skúmanej vzorke, a mal by sa preto všeobecne dať aplikovať na zložité systémy, ako sú veľké molekuly v roztokoch alebo na experimenty s lasermi s voľnými elektrónmi, v ktorých sú úplné informácie zaznamenané v jedinom zábere. Ďalej sa koncept neobmedzuje iba na laserové polia, ale je možné ho použiť pri akomkoľvek type interakcie.
Táto spravodajská správa bola vytvorená z materiálu idw-online