【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】來自馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所(MPQ)、慕尼黑科技大學(xué)(TUM)和路德維希-馬克西米利安-慕尼黑大學(xué)(LMU或慕尼黑大學(xué))的激光物理學(xué)家們得到了850 zs(1zs=10-21s)的測(cè)量結(jié)果。
近日，激光物理學(xué)家以仄秒精度測(cè)量了光致電離，即10-21級(jí)測(cè)量。慕尼黑技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家表示，這是迄今為止微觀世界時(shí)間測(cè)定獲得的高度，也是光致電離時(shí)間尺度的測(cè)量。
光致電離是光子與原子中的電子相互作用的過程。當(dāng)一個(gè)光子撞擊氦原子的兩個(gè)電子，光子的能量被其中一個(gè)電子全部吸收，或者被兩個(gè)電子共同吸收。無論能量如何轉(zhuǎn)移，都有一個(gè)電子會(huì)脫離原子。這個(gè)過程被稱為光電效應(yīng)，愛因斯坦在20世紀(jì)初對(duì)此做了解釋。
氦原子光致電離過程示意圖
物理學(xué)家們近幾年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從一個(gè)光子與電子相互作用開始到其中一個(gè)電子脫離原子，一共持續(xù)5～15 as(1as=10-18s)。近日，來自馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所(MPQ)、慕尼黑科技大學(xué)(TUM)和路德維希-馬克西米利安-慕尼黑大學(xué)(LMU或慕尼黑大學(xué))的激光物理學(xué)家們得到了850 zs(1zs=10-21s)的測(cè)量結(jié)果。
為了激發(fā)氦原子中的電子，研究人員用脈沖寬度為阿秒級(jí)的極紫外(XUV)光脈沖照射原子。同時(shí)用脈沖寬度約4 fs(1fs=10-15s)的紅外光脈沖照射原子。一旦電子被極紫外光激發(fā)脫離原子，在紅外光脈沖的電磁場(chǎng)作用下，電子發(fā)生加速或者減速，通過這種速度的變化，物理學(xué)家們就能以仄秒精度來測(cè)量光電效應(yīng)了。
研究者們也從量子力學(xué)的角度確定，在一個(gè)粒子發(fā)射前的幾阿秒內(nèi)，入射光子的能量如何在氦原子的兩個(gè)電子中分配。 氦原子只有兩個(gè)電子，是一個(gè)能用量子力學(xué)方法完全計(jì)算的多電子系統(tǒng)。這讓它有可能使理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。
一旦光子將氦原子的一個(gè)電子激發(fā)而脫離原子，就能夠計(jì)算剩余電子的可能位置。電子有可能所處的位置就是圖中原子核周圍亮的區(qū)域。
激光物理學(xué)家們通過仄秒時(shí)間的計(jì)量實(shí)驗(yàn)，填補(bǔ)了量子力學(xué)中對(duì)氦原子計(jì)量的空白，也因此將微觀世界的測(cè)量準(zhǔn)確性提升至一個(gè)全新的維度。
（原標(biāo)題：激光物理學(xué)家以仄秒精度測(cè)量光致電離）
