Мерење на времето без стоперката Макс Планк општество

Новиот метод користи единствено мерење на спектарот на апсорпција

планк

Осцилацијата на електроните управувана од силен ласерски пулс може да се реконструира од едно мерење на апсорпциониот спектар. Не се потребни пумпи и тест-импулси како сигнали за почеток и запирање за ова. Новиот концепт ветува идни апликации за ултрабрзи процеси во хемијата и биолошките реакции. [Писма за физички прегледи, 26 октомври 2018 година]

Разбирањето и контролирањето на брзата квантна динамика во материјата е еден од централните предизвици во модерната физика. Во повеќето случаи, одговорот на системот што се изучува на надворешно нарушување, на пр. Б. возбуда, измерена во шема на пумпа-сонда. Првиот ласерски пулс започнува динамичен процес, кој потоа се испитува со втор ласерски пулс со променливо задоцнување. Во моментов, ова овозможува мерење на ултра брзите движења до временските скали на фемто и атосекундите, кои се милионити или милијардити дел од милијардити дел од секундата. Сепак, сè уште е тешко да се измери динамиката на врзани електрони под влијание на интензивни ласерски полиња во реално време. Еден начин да го направите ова е да се извлече бран-како осцилација на полнежот на електронот, наречена „диполен одговор“, од мерењата.

Општо, бранот и неговиот комплементарен спектар, кои и двајцата се математички поврзани преку Фуриева трансформација, се опишани со сложени броеви со по две реални величини: амплитуда и фаза. Првиот е поврзан со интензитетот, вториот со времето. Ако системот е возбуден од многу краток ласерски пулс, едноставната Фуриева трансформација на измерениот спектар на апсорпција овозможува да се реконструира временската еволуција на одговорот на диполот. Ова веќе беше познато по режимот на слаби светлосни полиња под терминот „линеарен одговор“.

Сл. 1: Диполен одговор на He атом модифициран со IR ласерски пулс по возбуда од UV ласерски пулс. Спектарот е поврзан со функцијата на одговор преку трансформација на Фурие (FT).

Физичарите од Институтот за нуклеарна физика Макс Планк и Техничкиот универзитет во Виена (TUW) сега покажаа дека овој концепт може да се генерализира во случај на силен дополнителен ласерски пулс кој управува со диполниот одговор на електроните. Сл. 1 ја илустрира експерименталната постапка спроведена од Веит Стоу во групата на Кристијан От и Томас Фајфер на МПИК: Ултра-краток (атосекунден) ултравиолетовиот ласерски пулс (УВ, сина) е директно проследен со интензивен фемтосекунден инфрацрвен пулс (IR, црвена), диполниот одговор (виолетова) на примерокот - тука атом на хелиум - модифициран. Анализиран е спектарот на УВ апсорпција, на кој придонесува зрачениот атосекунден пулс и одговорот на диполот (десно). Функцијата на одговор зависен од времето управувано од силното IR поле може да се реконструира од измерениот спектар со употреба на Фуриевата трансформација.

Сл. 2: Реконструирана реакција на дипол (сина) за три различни интензитети на IR. Теорија: Симулација на „Ab Initio“ (зелена), „неколку државни модели“ (портокалова), експоненцијално распаѓање (исцртано црно).

Пристапот на временската реконструкција прикажан овде не дава претпоставки за испитуваниот примерок и затоа генерално треба да биде применлив за комплексни системи како што се големи молекули во раствори или за експерименти со ласери со слободни електрони, во кои целосните информации се запишуваат во еден истрел. Понатаму, концептот не е ограничен само на ласерски полиња, туку може да се примени на секаков вид интеракција.