Fuld eksperimentel bestemmelse af tunnelingstid med attosecond-scale streaking-metode

Spørgsmålet om, hvor lang tid det tager en partikel at tunnelere gennem en potentiel barriere, har udløst en langvarig debat siden kvantemekanikkens tidlige dage. For at løse dette problem har videnskabsmænd i Kina foreslået og demonstreret en ny atosekund-skala stribemetode til nøjagtigt at bestemme tunneleringstiden for en elektron fra et atom. Forsøgsresultaterne har vist, at tunneleringstiden er tæt på nul med en præcision på nogle få attosekunder.

Timing af fotoionisering er afgørende for vores forståelse af, hvordan lys og stof interagerer på det mest fundamentale niveau. Fremkomsten af ​​attosekund-metrologier giver os mulighed for at få adgang til timinginformationen om den naturlige skala af elektroner i atomer og molekyler. Attoclock er et kraftfuldt værktøj, der kan få adgang til en kort tidsskala, og hvor et næsten cirkulært polariseret laserfelt bruges til at kortlægge en elektrons tunneleringstid til forskudsvinklen for fotoelektronens momentumspektrum i laserpolariseringsplanet.

Den nøjagtige rekonstruktion af ioniseringstiden fra offset-vinklen præsenterer imidlertid en formidabel teoretisk opgave, som omfatter behandlingen af ​​effekten af ​​Coulomb-potentiale og multielektronkorrelation. Således afhænger den eksperimentelle konklusion af tunneleringstidsproblemet af teoretisk modellering af Coulomb-interaktionen. Indtil videre er spørgsmålet om, hvorvidt tunneleringstiden er begrænset eller ej, stadig under debat.

I et nyt papir offentliggjort i Light:Science &Applications , et team af videnskabsmænd, ledet af professor Min Li, professor Yueming Zhou og professor Peixiang Lu fra Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of physics, Huazhong University of Science and Technology, Kina, har foreslået og demonstreret en ordning til eksperimentelt at bestemme tunneleringstid i et attoclock uden nogen teoretisk beregning. I dette skema blev et forstyrrende anden-harmonisk felt tilføjet til det grundlæggende drivende felt. Ved at analysere den relative faseafhængighed af fotoelektronudbyttet i PMD'erne blev tunneleringstiden målt præcist.

Holdet anvendte skemaet til at studere argonatomets stærke felttunnelioniseringstid og fastslog, at tunneleringstiden er tæt på nul med en præcision på nogle få attosekunder.

Ved at bruge det nuværende skema hentede holdet yderligere ioniseringstiden for elektroner med forskellige energier. De fandt, at den ekstraherede tunnelioniseringstid fra målingen ved den mest sandsynlige emissionsvinkel falder med stigende elektronenergi, hvilket modsiger forudsigelsen af ​​den klassiske banemodel. Dette er fortsat et interessant emne for yderligere undersøgelse.

Skemaet er selvrefererende og uafhængigt af teoretisk modellering af Coulomb-effekten. Udvidelse af denne metode til molekyler og endda faste stoffer kan give os ikke kun den grundlæggende dynamik af laser-stof-interaktion, men også potentialet for genfinding af geometrisk information om målene. + Udforsk yderligere

Afkodning af elektrondynamik