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研究人员首先观察逃逸原子的电子

2021-10-08 11:13:37 科技 来源:
导读 也就是说,当原子吸收光时,它们第一次成功地跟踪离开原子附近的电子。以一种类似于获取过程的“快照”的方式,他们可以理解每个电子的独特

也就是说,当原子吸收光时,它们第一次成功地跟踪离开原子附近的电子。以一种类似于获取过程的“快照”的方式,他们可以理解每个电子的独特动量是如何在很短的时间内改变,以逃离其主原子并成为自由电子的。

在《自然物理》杂志上,研究人员写道,在如此精细的细节中跟踪电子是控制电子在物质内部行为的第一步——因此这是漫长而复杂的道路上的第一步,最终可能导致随意创造新状态的能力。

项目负责人、俄亥俄州立大学物理学教授路易斯杜马鲁(Louis Dumareau)解释说,直接的结果是,研究人员现在可以对来自不同原子的电子的量子力学行为进行分类。

“现在我们可以观察一个电子,并破译它的早期历史。例如,我们可以问它是来自氦原子还是氖原子,”他说。".

但是研究人员的最终目标是将量子力学系统(适用于超小世界)映射到更大的尺度,这样他们就可以最终指导分子内亚原子粒子的运动。

“如果你把我们拍的每一张快照都当成电影中的一帧,也许有一天我们可以把电影停在一个特定的帧上,改变接下来发生的事情——例如,用光戳电子,改变它的方向。这就像进入一个化学反应,让它以一种不同于自然的方式发生,”迪莫罗说。

基本上,他和物理学博士生Dietrich Kiesewetter以及他们的同事已经证明,用于研究自由电子的成熟实验室技术可以用来研究不完全自由的电子,而不是在离开原子的过程中。

当电子能够感受到来自原子核和邻近电子的亚原子力的拉力时,它们表现出不同的行为,离原子越远,这些力就会减弱。虽然自由度小于飞秒(万亿分之一秒),但这项研究表明,当电子与原子的各个部分失去接触时,其动量是如何多次变化的。这些变化发生在阿秒范围内(千分之一飞秒,或五分之一秒)。

研究人员使用的技术被称为拉比特(RABBITT),即通过干扰双光子跃迁来重建阿秒撞击,这包括用光照射气体中的原子以揭示量子力学信息。它已经存在了将近15年,并且已经成为研究在非常短的时间范围内发生的过程的标准程序。

然而,并不是所有来自拉比特的量子力学信息都是可用的,或者至少不是所有的信息都被认为是可用的。这就是为什么他们称之为RABBITT技术版。

迪莫罗说:“我们正在利用别人扔掉的信息,这些信息来自靠近原子核的部分,因为这些数据似乎总是太复杂而无法破译。“我们开发了一个模型,表明我们可以从更复杂的信息中提取一些简单但重要的信息。”


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