В квантовой механике частицы, такие как электроны, ведут себя подобно волнам и могут даже интерферировать сами с собой — поразительная и противоречащая интуиции особенность, которая бросает вызов нашему классическому взгляду на реальность. Мы знаем, что такая интерференция происходит в пространстве, где разные пути могут накладываться и объединяться, но что, если бы мы могли управлять квантовой интерференцией во времени, когда электроны, созданные в разные моменты, интерферируют?
В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, группа учёных разработала новый метод — динамическую интерференцию с помощью чирпированных лазеров — для управления временной квантовой интерференцией во время фотоионизации.
Используя экстремально ультрафиолетовые импульсы с изменяющейся во времени центральной частотой в сочетании с интенсивными инфракрасными лазерными полями, они с беспрецедентной точностью управляли движением электронов.
Тщательная настройка времени и интенсивности импульсов позволила исследователям контролировать процесс фотоэмиссии таким образом, что электроны, испущенные в разное время, достигали одинаковой конечной энергии, позволяя их квантовым траекториям когерентно интерферировать. Эта интерференция привела к появлению чётко определённых интерференционных полос в спектрах фотоэлектронов, раскрывая ключевую информацию об основополагающей сверхбыстрой физике.
Эти результаты, подтверждённые передовыми моделированиями и экспериментами на установке ELI ALPS, ведущем европейском центре, посвящённом сверхбыстрой науке, представляют собой первое чёткое экспериментальное наблюдение этого неуловимого явления, которое давно предполагалось теоретически, но ранее было скрыто конкурирующими многофотонными эффектами интерференции.
ELI ALPS предлагает уникальный доступ к ультракоротким световым импульсам в широком диапазоне частот — от терагерцевого (10¹² Гц) до рентгеновского (10¹⁸–10¹⁹ Гц) диапазона, и открыт для конечных пользователей и разработчиков по всему миру.
Исследование является результатом тесного сотрудничества между исследователями из Политехнического университета Милана, Лундского университета, Института фотоники и нанотехнологий Национальной исследовательской организации (IFN-CNR), ETH Zurich и ELI ALPS.
Этот прорыв, позволяющий глубже понять, как материя реагирует на интенсивные лазерные поля на квантовом уровне, даёт исследователям мощный новый инструмент для управления поведением электронов в аттосекундном масштабе времени (одна миллиардная миллиардной доли секунды), открывая новые возможности для квантовых технологий и сверхбыстрой электроники.
Предоставлено ELI ALPS Szeged.