Synkrotronstrålingens skjulte evne til at udføre kohærent kontrol

Kohærent kontrol er en metode til at manipulere populationer og veje i stoffet med lys, og er i øjeblikket et af de mest attraktive forskningsområder inden for optisk fysik og fotokemi. Lasere er blevet betragtet som unikke lyskilder, der gør det muligt at udføre sammenhængende kontrol, og, takket være udviklingen af ​​laserteknologi, den igangværende forskning bevæger sig hurtigt ind i regimet med ekstreme ultraviolette bølgelængder.

Synkrotronstråling fra relativistiske elektroner er meget udbredt lys med et kontinuerligt spektrum, der strækker sig så langt som det hårde røntgenområde. Synkrotronstråling anses normalt for at have dårlig tidsmæssig sammenhæng, derfor var det ikke tidligere tænkt til at have en skjult evne til sammenhængende kontrol. Yasumasa Hikosaka (Toyama Universitet), Tatsuo Kaneyasu (SAGA lyskilde/Institute for Molecular Science [IMS]), Masahiro Katoh (Hiroshima University/IMS) og kolleger har demonstreret denne evne ved at opnå bølgepakkeinterferometri på elektronbølgepakker genereret i heliumatomer.

Forskerne brugte to identiske undulatorer installeret i en lige sektion af UVSOR-III lagerringen ved Okazaki, Japan. De to undulatorer genererede et par lineært polariserede elektromagnetiske bølgepakker, hvor hver af lysbølgepakkerne havde en varighed på ~1,8 fs, og forsinkelsestiden mellem dem kunne justeres med attosekunds præcision.

Forskernes idé var, at den langsgående sammenhæng mellem to af lysbølgepakkerne kan udnyttes til at implementere kohærent kontrol. Forskerne belyste heliumatomer med synkrotronstråling fra de to undulatorer, og genereret i heliumet et elektronbølgepakkepar transskriberet fra lysbølgepakkeparret. De demonstrerede, at populationerne af de individuelle exciterede tilstande kan kontrolleres ved at justere interferensen mellem elektronbølgepakkerne.

Dette prototypiske eksperiment bekræftede en ny sammenhængende kontrolramme med synkrotronstråling. Der er ingen teknisk begrænsning på anvendelsen af ​​dette kohærente kontrolkoncept ved kortere bølgelængder, som lasere snart kan nå. Denne uudnyttede evne til synkrotronstråling vil fremme grænsen for kohærent kontrolteknologi.