前所未有的深入了解光电子的诞生和浅品互动的基本性质

时间：2021-09-02 11:52:04 来源：

重建3D光电子动量分布，以及偏振椭圆和光束方向的草图。（改编自Willenberg等人，NAT。Communt。10, 5548; 2019).

光和物质之间的相互作用是许多基本现象和各种实用技术的基础。最着名的是，在光电效应中，电子从暴露于合适能量的光的材料发射。长期以来，现象的起源仍然是一个谜语，只有量子理论的出现 - 并且由于阿尔伯特爱因斯坦的天才 - 效果完全了解。爱因斯坦收到了1921年诺贝尔物理学奖，为他发现潜在法律，而且因此，在从光谱到夜视设备的应用中，已经利用了效果。在一些重要的情况下，关键原则是转移不具有能量，而是线性动量 - 或者，脉冲 - 从光子到电子。例如，当激光用于冷却微观和宏观物体时或者理解辐射压力现象时，这是这种情况。

尽管动量转移的根本重要性，但灯光如何通过其冲动的精确细节仍未完全理解。一个原因是在极快，亚飞秒时间尺度的光学周期期间转移的脉冲变化。到目前为止，研究主要揭示了关于时间平均行为的信息，在光上缺失线性动量转移的时间依赖性方面。这一差距现已填补了昆腾电子研究所的乌苏拉凯勒集团，因为他们在今天（2019年12月5日）在自然通信发表的论文中报告。

重建3D光电子动量分布，以及偏振椭圆和光束方向的草图。（来自Willenberg等，Nat。Comment。10, 5548; 2019).

它们看着高激光强度的情况，其中多个光子涉及电离过程，并研究了在激光传播方向上转移了多少动量。为了实现足够的时间解决，他们采用了所谓的阁楼技术，过去十年的凯勒实验室已经开发和精炼。在该方法中，达到attoSecond时间分辨率而无需产生阳离子激光脉冲。相反，关于靠近圆形偏振光的旋转激光场向量的信息用于通过具有AttoSecond精度来测量相对于电离事件的时间。与时钟的手非常相似 - 现在，该时钟手通过一个11.3-FS持续时间的一个光学周期内通过全圈旋转。

通过手头的这种多功能工具，Eth物理学家能够确定根据光电子“出生”时的线性动量电子。他们发现，在激光器的传播方向上传递的动量的量确实取决于当在激光的振荡循环期间，电子在其壳体原子中的电子是“释放”。这意味着至少对于他们探索的场景，时间平均辐射压力图像不适用。有趣的是，它们可以在经典模型内完全完全再现观察到的行为，而只能在量子机械模型中解释许多光物质相互作用的场景，例如康普顿散射。

古典模型必须延长，考虑到输出光电子和残留的氙离子之间的相互作用。它们在实验中显示了这种相互作用，与在脉冲期间出生的自由电子的理论预测相比，在线性动量转移的定时诱导额外的差分延迟。这种延迟是否是光相的一般性，或者如果他们仅适用于本研究中调查的情景，仍然是开放的。然而，明确的是，通过对电离过程中的线性动量转移的第一次研究，凯勒集团开辟了一个新的令人兴奋的途径来探讨淡灾相互作用的非常基本的性质 - 从而使得很好论Atosecondony科学的中央承诺。

参考：Benjamin Willenberg，Jochen Maurer，Benedikt W. Mayer和Ursula Keller，2019年12月5日，Nature Communications.doi：
10.1038 / s41467-019-13409-6

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