Измерване на времето без хронометър новини от физиката
Родословно дърво на Млечния път
Напълно интегриран контрол на нанодиамантите
Малко по-близо до слънцето
Разстояния от звезди
Какво кара звездите да блестят
Еднопосочна улица за електрони
Стотици копия на Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica намерени при ново преброяване
Слънчевата ни система се формира за по-малко от 200 000 години
Здравословно за Марс
Измерване на времето без хронометър
Physik-News от 31 октомври 2018 г. Физика на частиците на оптиката
Зависимост на реакцията на атома на силни лазерни полета, извлечени чрез спектрален анализ. Трептенето на електроните, задвижвани от силен лазерен импулс, може да бъде възстановено от едно измерване на спектъра на поглъщане. За това не са необходими импулси на помпа и тест като импулсни и стоп сигнали. Новата концепция обещава бъдещи приложения за свръхбързи процеси в химията и биологичните реакции. [Писма за физически преглед, 26 октомври 2018 г.]
Разбирането и контролът на свръхбързата квантова динамика в материята е едно от централните предизвикателства в съвременната физика. В повечето случаи реакцията на изследваната система на външно смущение, напр. Б. възбуждане, измерено в схема на помпа-сонда. Първият лазерен импулс стартира динамичен процес, който след това се задава с втори лазерен импулс с променливо закъснение. В момента това позволява измерване на свръхбързи движения до времеви скали от фемто- и атосекунди, които са милионната и милиардната част от милиардната секунда. Все още обаче е трудно да се измери динамиката на свързаните електрони под въздействието на интензивни лазерни полета в реално време. Един от начините да направите това е да извлечете вълнообразното трептене на заряда на електрона, наречено „диполна реакция”, от измерванията.
Като цяло вълната и нейният допълващ спектър, които и двете са математически свързани чрез преобразуване на Фурие, се описват от комплексни числа с по две реални величини: амплитуда и фаза. Първият е свързан с интензивността, вторият с времето. Ако една система се възбужда от много кратък лазерен импулс, простото преобразуване на Фурие на измерения спектър на поглъщане позволява да се възстанови еволюцията на времето на диполния отговор. Това вече беше известно за режима на слаби светлинни полета под термина "линеен отговор".
V. Stooß, SM Cavaletto, S. Donsa, A. Blättermann, P. Birk, CH Keitel, I. Březinová, J. Burgdörfer, C. Ott и T. Pfeifer Реконструкция в реално време на силен полеви диполен отговор Писма за физически преглед 121, 173005 (2018)
Физици от Института за ядрена физика Макс Планк и Техническия университет във Виена (TUW) сега показаха, че тази концепция може да бъде обобщена за случая на силен допълнителен лазерен импулс, който задвижва диполната реакция на електроните. Фиг. 1 илюстрира експерименталната процедура, проведена от Veit Stooß в групата на Christian Ott и Thomas Pfeifer в MPIK: Ултракъс (атосекунден) ултравиолетов лазерен импулс (UV, син) е последван директно от интензивен фемтосекунден инфрачервен импулс (IR, червен), диполният отговор (виолетов) на пробата - тук хелиев атом - модифициран. Анализира се ултравиолетовият спектър на поглъщане, за който допринасят излъченият атосекунден импулс и диполната реакция (вдясно). Функцията на реакция, зависима от времето, задвижвана от силното IR поле, може да бъде реконструирана от измерения спектър, използвайки преобразуване на Фурие.
Фиг. 2 показва амплитудата на реконструирания диполен отговор (син) на определено двойно възбудено състояние в хелий за три различни интензитета на IR импулса в сравнение с два теоретични модела: Пълна симулация „Ab Initio“ (зелена) от групата от Joachim Burgdörfer (TUW), както и модел (оранжев) от Veit Stooß и Stefano Cavaletto (група на Кристоф Кайтел в MPIK), който се справя само с няколко възбудени състояния на хелиевия атом. Без интензивния IR импулс, диполната реакция просто ще намалее експоненциално затихна (черна пунктирана линия), съответстваща на естественото разпадане на възбуденото състояние чрез автоионизация. По време на взаимодействието със силното IR поле, резонансното свързване с други състояния води до модулация (трептене на Rabi) на функцията за реакция.
При най-високата интензивност има засилено затихване поради силна йонизация на полето, която обезлюдява възбуденото състояние по-бързо от естественото му разпадане. И тук реконструираният отговор все още се съгласява добре със симулацията „Ab Initio“, докато другият модел (само с няколко състояния) се срива. Причината за този наблюдаван колапс се крие в възникващата динамична сложност над критичната интензивност, където броят на участващите състояния експлодира, като че ли.
Демонстрираният тук подход за временна реконструкция не прави предположения за изследваната проба и следователно като цяло трябва да бъде приложим за сложни системи като големи молекули в разтвори или за експерименти с лазери със свободни електрони, при които пълната информация се записва в един кадър. Освен това, концепцията дори не се ограничава до лазерни полета, но може да се приложи към всякакъв вид взаимодействие.
Този доклад за новини е създаден с материали от idw-online