När fotoner av ljus interagerar med materialpartiklar, en mångfald olika fysiska processer kan utvecklas i ultrasnabba tidsskalor. För att utforska dem, fysiker använder för närvarande experiment med tvåfärgad pumpsond, där en ultrakort, infraröd laserpuls avfyras först mot ett material, orsakar dess elektroner att röra sig. Efter en kontrollerbar fördröjning, denna puls följs av ett tåg med liknande korta, extrema ultravioletta pulser, joniserar materialet.

Genom att mäta den totala joniseringen efter pulserna tillsammans med de resulterande elektronenergispektra, fysiker kan teoretiskt lära sig mer om ultrasnabbt, ljus-materia interaktioner. I ny forskning publicerad i EPJ D. , ett internationellt team av fysiker, ledd av Eric Suraud vid University of Toulouse, upptäckte att dessa signaler faktiskt domineras av det mindre intressanta samspelet mellan elektroner och den initiala infraröda lasern. De visar att mer användbar information är begravd djupare inom dessa signaler, och kräver sofistikerade tekniker för att ta bort det.

Teamets upptäckter kan göra det möjligt för fysiker att lära sig mer om processer som syn och fotosyntes, liksom teknik som solpaneler; som alla drivs av ultrasnabba interaktioner mellan ljus och materia. Deras analytiska och numeriska analyser ger de första indikationerna på de matematiska teknikerna som kan användas för att extrahera fysiskt användbar information från rå, pumpsonddata. De ger också en första idé om hur denna information kan särskiljas från signaturerna som härrör från den första infraröda lasern.

Suraud och kollegor fick dessa resultat genom att överväga svar från system inklusive heliumatomer, diatomiska kvävemolekyler, och joniserade kluster av natrium, till tvåfärgade pumpsond-experiment. Teamet säger att deras resultat kräver förbättringar av både experimentella och teoretiska metoder för tekniken. I framtiden, detta kan möjligen tillåta fysiker att utveckla robusta analytiska och numeriska verktygssatser för att studera ultrasnabba interaktioner mellan ljus och materia.