Fysiker vid Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) har framgångsrikt genererat kontrollerade elektronpulser i attosekundområdet. De använde optiska resande vågor bildade av laserpulser med varierande våglängder. Elektronernas rörelser i atomer avslöjades med hjälp av attosekundfria elektronpulser. Resultaten från forskarna från Erlangen har publicerats i den hyllade tidskriften Fysiska granskningsbrev .

Forskare har undersökt sätt att generera paket av elektroner i extremt korta tidsskalor i flera år. Sådana pulser gör det möjligt att spåra ultrasnabba rörelser, till exempel, vibrationer i atomgaller, fasövergångar i material eller molekylära bindningar i kemiska reaktioner. "Ju kortare puls, desto snabbare rörelser som kan kartläggas, "förklarar professor Dr. Peter Hommelhoff, Ordförande i laserfysik vid FAU. "Dock, detta innebär också den speciella utmaningen hur man ska styra elektronpaketen. "Förra året, Hommelhoff och hans team genererade framgångsrikt periodiska elektronpulser med en varaktighet på 1,3 femtosekunder - en femtosekund är en kvadriljarddel av en sekund. Att göra så, de riktade en kontinuerlig elektronstråle över ett kiselgitter och överlagrade det med det optiska fältet för laserpulser.

Forskarna vid FAU har nu gått en bättre och har genererat elektronpulser på 0,3 femtosekunder eller 300 attosekunder. Lasrar användes också för denna metod. För det första, paket med elektroner avges från en elektronkälla med hjälp av ultravioletta laserpulser. Dessa paket interagerar sedan med optiska resande vågor som bildas i ett vakuum av två infraröda laserpulser med varierande våglängder. "Den ponderomotiva interaktionen orsakar en förskjutning av elektrontätheten, "förklarar Norbert Schönenberger, en forskare vid professor Hommelhoffs ordförande och medförfattare till studien. "Vi bryter ner elektronpaketet i viss utsträckning till ännu mindre paket för att generera elektronpulser inom attosekundområdet. Tidsfördröjningen vid ankomst av laserstrålarna gör att vi kan generera specifika resande vågor och därmed exakt styra pulståg. "

Denna metod som utvecklats av fysikerna vid FAU kan revolutionera experiment inom elektrondiffraktion och mikroskopi. I framtiden, attosekundpulser kommer inte bara att kunna användas för att spåra atoms rörelser, men även för att visa elektronikens dynamik inom atomer, molekyler och fasta kroppar. Resultaten har publicerats under titeln "Ponderomotive Generation and Detection of Attosecond Free-Electron Pulse Trains" i den berömda tidskriften Fysiska granskningsbrev .