Et nyt kapitel for spektroskopi af hele atosekunder:Forskere opnår 1 kilohertz gentagelseshastighed
Et team af forskere fra Max Born Institute i Berlin har for første gang demonstreret attosecond-pump attosecond-probe spectroscopy (APAPS) med en gentagelseshastighed på 1 kilohertz. Dette blev muligt ved udviklingen af en kompakt, intens attosekundskilde ved hjælp af en ude af fokus generationsgeometri. Tilgangen åbner nye veje til undersøgelse af ekstrem hurtig elektrondynamik i attosekundsregimet.
Den første generation af attosekundsimpulser (1 attosekund svarer til 10 -18 sekunder) ved begyndelsen af dette århundrede har muliggjort hidtil uset indsigt i elektronernes verden. For deres banebrydende arbejde, der først førte til demonstrationen af attosekundpulser i 2001, blev Anne L'Huillier, Pierre Agostini og Ferenc Krausz tildelt Nobelprisen i fysik i 2023.
Nuværende attosecond-teknikker har dog en vigtig ulempe:For at kunne optage en film i et pumpe-probe-eksperiment skal en attosecond-puls typisk kombineres med en femtosekund-puls (1 femtosekund svarer til 10 -15 sekunder), hvis optiske cyklusser (nogle femtosekunder lange) bruges som et ur med attosekundsopløsning. Dette udgør en begrænsning for undersøgelsen af elektrondynamik på attosekunders tidsskalaer.
Lige siden den første demonstration af attosekundpulser har det været mange videnskabsmænds drøm at udføre eksperimenter, hvor en første attosekundspumpeimpuls initierer elektrondynamik i et atom, et molekyle eller en faststofprøve, og hvor en anden attosekundsonde puls udspørger systemet ved forskellige tidsforsinkelser.
Dette mål viste sig at være meget udfordrende, fordi det kræver intense attosekundpulser. Den underliggende proces med højharmonisk generering (HHG) er dog meget ineffektiv. Som følge heraf er der kun rapporteret meget få proof-of-principle demonstrationer af attosecond-pump attosecond-probe spectroscopy (APAPS), som gjorde brug af store opsætninger og specialiserede lasersystemer, der opererede ved lave gentagelseshastigheder (10-120 Hertz).
Et team af forskere fra Max Born Institute (MBI) i Berlin har nu demonstreret en anden tilgang, som giver dem mulighed for at udføre APAPS-eksperimenter ved hjælp af en meget mere kompakt opsætning. Til dette formål brugte de en nøglefærdig kørelaser med en kilohertz-gentagelseshastighed. Dette resulterede i en væsentligt mere stabil drift, hvilket er et nøglekrav for en vellykket implementering af APAPS.
Forskerne brugte infrarøde laserimpulser til generering af attosekundimpulser i en gasstråle. I modsætning til hvordan attosecond-impulser normalt genereres, kom de dog på ideen om at placere gasstrålen ikke i nærheden af det drivende laserfokus, men i en vis afstand fra det. Som et resultat blev der genereret attosekundpulser med en relativt høj pulsenergi og en lille virtuel kildestørrelse, som efter omfokusering gjorde forskerne i stand til at opnå højintensive attosekundpulser.
Forskerne gjorde brug af denne stabile og intense attosekundskilde ved at udføre et APAPS-eksperiment, hvor argonatomer blev ioniseret af en attosekundspumpeimpuls, hvilket resulterede i generering af enkeltladede Ar + ioner. Dannelsen af disse ioner blev undersøgt af en attosecond probepuls, hvilket førte til yderligere ionisering og dannelsen af dobbeltladet Ar 2+ ioner.
Resultaterne var en stigning i Ar 2+ ionudbytte på en meget hurtig tidsskala observeres. Dette viser, at de involverede pumpe- og probeimpulser faktisk har attosekundpulsvarigheder.
De beskedne infrarøde drivende pulsenergier, der bruges i denne undersøgelse, åbner vejen for at udføre APAPS-eksperimenter ved endnu højere gentagelseshastigheder op til megahertz-niveauet. De nødvendige lasersystemer til at drive disse eksperimenter er allerede tilgængelige eller under udvikling. Som et resultat heraf kan det nye koncept muliggøre hidtil uset indsigt i elektronernes verden på ekstremt korte tidsskalaer, som ikke er tilgængelige med nuværende attosecond-teknikker.
Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Science Advances .
Flere oplysninger: Martin Kretschmar et al., Compact realization of all-attosecons pump-probe spectroscopy, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adk9605
Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt
Leveret af Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI)
Varme artikler
-
Ny enhed i Z-maskine måler kraft til kernefusionSandia National Laboratories mekaniske teknolog Kenny Velasquez foretager justeringer under den endelige installation af hardwaren inde i kammeret i Z Line VISAR som forberedelse til idriftsættelsessk -
Accelererende partikler - men ikke kun for LHCDistribution af protoner leveret af accelerationskæden til de forskellige installationer. Kredit:Daniel Dominguez/CERN Denne uge, Large Hadron Collider (LHC) var i teknisk stop, men partikler blev -
Energieffektiv magnetisk RAM:En ny byggesten til spintronic-teknologierKredit:Pohang University of Science &Technology (POSTECH) Forskere ved Pohang University of Science and Technology (POSTECH) og Seoul National University i Sydkorea har demonstreret en ny måde at -
Opdatering af højopløselig MRCylindriske patches er et alternativ til den nuværende teknologi, der bruges i MR -maskiner. Kredit:Navid Pourramzan Gandji. Hvordan kan du gøre en højfrekvent MR-maskine mere præcis? Ved at tage
- Vejafgiften stiger i vulkanen i Guatemala, efterhånden som flere lig er kommet sig
- Ziplines levering drone system redesign øger mulighederne
- Kan du lave en raketmotor ved hjælp af brintoverilte og sølv?
- Sådan rundes et nummer til den nærmeste tiende
- Ny analyse sætter tvivl om det forventede fald i jordskælv i Oklahoma
- Elitepræstationsheste er suveræne atleter. Sådan træner du dem etisk