Hentning af fysiske egenskaber fra to-farve lasereksperimenter

Når fotoner af lys interagerer med partikler af stof, en mangfoldighed af fysiske processer kan udfolde sig i ultrahurtige tidsskalaer. For at udforske dem, fysikere bruger i øjeblikket 'to-farve pumpe-sonde' eksperimenter, hvor en ultrakort, infrarød laserimpuls affyres først mod et materiale, får dets elektroner til at bevæge sig. Efter en kontrollerbar forsinkelse, denne puls efterfølges af et tog med tilsvarende korte, ekstreme ultraviolette pulser, ionisere materialet.

Ved at måle den totale ionisering efter pulserne sammen med de resulterende elektronenergispektre, fysikere kan teoretisk lære mere om ultrahurtig, lys-stof interaktioner. I ny forskning offentliggjort i EPJ D , et internationalt hold af fysikere, ledet af Eric Suraud ved University of Toulouse, opdaget, at disse signaler faktisk er domineret af det mindre interessante samspil mellem elektroner og den indledende infrarøde laser. De viser, at mere nyttig information er begravet dybere i disse signaler, og kræver sofistikerede teknikker til at skille det ud.

Holdets opdagelser kan gøre det muligt for fysikere at lære mere om processer såsom syn og fotosyntese, samt teknologier som solpaneler; som alle er drevet af ultrahurtige interaktioner mellem lys og stof. Deres analytiske og numeriske analyser giver de første indikationer af de matematiske teknikker, der kan bruges til at udtrække fysisk nyttig information fra rå, pumpe-sonde data. De giver også en indledende idé om, hvordan denne information kan skelnes fra signaturerne, der stammer fra den indledende infrarøde laser.

Suraud og kolleger opnåede disse resultater ved at overveje reaktionerne fra systemer, herunder heliumatomer, diatomiske nitrogenmolekyler, og ioniserede klynger af natrium, til to-farve pumpe-probe eksperimenter. Holdet siger, at deres resultater kræver forbedringer af både eksperimentelle og teoretiske tilgange til teknikken. I fremtiden, dette kunne potentielt give fysikere mulighed for at udvikle robuste analytiske og numeriske værktøjssæt til at studere ultrahurtige interaktioner mellem lys og stof.