Недавно исследовательская группа Сяо-Цзюнь Лю в Институте точных измерений (ИПМ) добилась важного прогресса в области аттосекундной физики. Группа предложила новую схему под названием «поляризационный затвор аттосекунда», которая реализует сверхбыстрое обнаружение динамики электронной корреляции в сильной лазерной ионизации атомов. Результаты были опубликованы в Physical Review Letters, ведущем физическом журнале, и выбраны в качестве предложения редактора.
Раскрытие законов электронной динамики в материи в аттосекундном масштабе времени является важной физической основой для распознавания и понимания множества сверхбыстрых фотофизических и фотохимических процессов в природе. По этой причине Нобелевская премия по физике 2023 года была присуждена трем ученым, внесшим выдающийся вклад в исследования в области аттосекундной физики. Среди множества спектроскопических методов для аттосекундных измерений метод аттосекундной угловой полосы (также известный как «аттосекунда») предлагает уникальный способ исследования аттосекундных электронных динамических процессов благодаря своему свойству самореферентности — аттосекундное временное разрешение может быть достигнуто с помощью фемтосекундных лазерных импульсов без использования аттосекундных световых импульсов. «Аттосекунда» предоставляет уникальный способ глубокого исследования динамики аттосекундных электронных процессов. «Аттосекундная» техника успешно применялась для измерения времени туннелирования электронов в сильном поле, задержки времени двухэлектронной ионизации при последовательной двойной ионизации и т. д. Однако традиционная «аттосекундная» техника не может быть напрямую применена к более сложным физическим процессам, таким как электрон-электронная корреляция, из-за используемого эллиптически поляризованного оптического импульса. -электронная корреляция и другие более сложные физические процессы.
Чтобы преодолеть эту проблему, исследовательская группа Сяоцзюня Лю предложила схему «аттосекунды», основанную на лазерных импульсах «поляризационного затвора», и успешно применила ее для обнаружения динамики электрон-электронной корреляции в реальном времени в процессах двойной ионизации атомов с сильным полем. Обнаружение динамики электрон-электронной корреляции в реальном времени в процессах двойной ионизации атомов с сильным полем. На основе ранее созданной и разработанной фемтосекундной лазерной системы с фазовой стабилизацией несущей и огибающей исследовательская группа успешно синтезировала сверхкороткие оптические импульсы «поляризационного затвора», точно управляя временной задержкой и фазой несущей и огибающей двух пучков циркулярно поляризованных фемтосекундных лазерных импульсов левого и правого вращения, реализуя эллиптическую поляризацию лазерных импульсов с точностью аттосекундного времени и точным управлением. Состояние эллиптической поляризации лазерного импульса точно контролируется с точностью аттосекундного времени. По сравнению с одиночным эллиптически поляризованным оптическим импульсом, обычно используемым в предыдущей аттосекундной технологии, сверхкороткий импульс «поляризационного затвора» может не только эффективно подготовить состояние электронной корреляции и управлять электронной корреляционной эмиссией в области поляризации вблизи ее центра, но и сохраняет особенность высокоточной выборки времени электронной эмиссии в аттосекундных угловых полосах. Исследовательская группа использовала сильное поле атома аргона для выборки времени электронной эмиссии. Исследовательская группа успешно продемонстрировала метод «поляризационного затвора аттосекунды», изучив разницу времени коррелированной электронной эмиссии между дважды возбужденными состояниями, созданными в процессе двойной ионизации сильного поля атомов аргона в качестве примера. Исследование показывает, что ионизация двух связанных электронов в дважды возбужденном состоянии в основном осуществляется через два разных канала, а метод «поляризационного затвора в секунду» точно измеряет разницу времени ионизации между двумя связанными электронами, соответствующими разным каналам, которые составляют 234 (±22) арсек и 1043 (±73) арсек соответственно.
