Kredit:Miao Yu et al
Frågan om hur lång tid det tar för en partikel att tunnla genom en potentiell barriär har väckt en långvarig debatt sedan kvantmekanikens tidiga dagar. För att lösa detta problem har forskare i Kina föreslagit och demonstrerat en ny attosecond-scale streaking-metod för att exakt bestämma tunneltiden för en elektron från en atom. De experimentella resultaten har visat att tunnlingstiden är nära noll med en precision på några attosekunder.
Timing av fotojonisering är avgörande för vår förståelse av hur ljus och materia interagerar på den mest grundläggande nivån. Tillkomsten av attosecond-metrologier tillåter oss att få tillgång till timinginformation om den naturliga skalan av elektroner i atomer och molekyler. Attoklockan är ett kraftfullt verktyg som kan komma åt en kort tidsskala och där ett nästan cirkulärt polariserat laserfält används för att kartlägga tunneltiden för en elektron till förskjutningsvinkeln för fotoelektronens momentumspektrum i laserpolarisationsplanet.
Den exakta rekonstruktionen av joniseringstiden från offsetvinkeln presenterar emellertid en formidabel teoretisk uppgift, som inkluderar behandlingen av effekten av Coulomb-potential och multielektronkorrelation. Således beror den experimentella slutsatsen av tunneltidsproblemet på teoretisk modellering av Coulomb-interaktionen. Än så länge är frågan om huruvida tunnlingstiden är begränsad eller inte fortfarande under debatt.
I en ny artikel publicerad i Light:Science &Applications , ett team av forskare, ledda av professor Min Li, professor Yueming Zhou och professor Peixiang Lu från Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of physics, Huazhong University of Science and Technology, Kina, har föreslagit och demonstrerat ett schema för att experimentellt fastställa tunneltid i en attoklocka utan någon teoretisk beräkning. I detta schema lades ett störande andra-harmoniskt fält till det grundläggande drivfältet. Genom att analysera det relativa fasberoendet för fotoelektronutbytet i PMD:erna, mättes tunneleringstiden exakt.
Kredit:Miao Yu et al
Teamet tillämpade schemat för att studera den starka fälttunneljoniseringstiden för argonatomer och fastställde att tunnlingstiden är nära noll med en precision på några attosekunder.
Med hjälp av det nuvarande schemat hämtade teamet ytterligare joniseringstiden för elektroner med olika energier. De fann att den extraherade tunneljoniseringstiden från mätningen vid den mest sannolika emissionsvinkeln minskar med ökande elektronenergi, vilket motsäger förutsägelsen av den klassiska banamodellen. Detta är fortfarande ett intressant ämne för vidare utredning.
Schemat är självrefererande och oberoende av teoretisk modellering av Coulomb-effekten. Att utvidga denna metod till molekyler och till och med fasta ämnen kan ge oss inte bara den grundläggande dynamiken i laser-materia-interaktion utan också potentialen för att hämta geometrisk information om målen. + Utforska vidare
