Wanneer fotonen van licht interageren met materiedeeltjes, een grote verscheidenheid aan fysieke processen kan zich ontvouwen in ultrasnelle tijdschalen. Om ze te verkennen, natuurkundigen gebruiken momenteel 'tweekleurige pomp-sonde'-experimenten, waarin een ultrakorte, infrarood laserpuls wordt eerst afgevuurd op een materiaal, waardoor de samenstellende elektronen bewegen. Na een controleerbare vertraging, deze puls wordt gevolgd door een reeks van even korte, extreem-ultraviolette pulsen, het materiaal ioniseren.

Door de totale ionisatie te meten die de pulsen volgt, samen met de resulterende elektronenenergiespectra, natuurkundigen kunnen in theorie meer leren over ultrasnelle, licht-materie interacties. In nieuw onderzoek gepubliceerd in EPJ D , een internationaal team van natuurkundigen, onder leiding van Eric Suraud aan de Universiteit van Toulouse, ontdekte dat deze signalen in feite worden gedomineerd door het minder interessante samenspel tussen elektronen en de initiële infraroodlaser. Ze laten zien dat meer bruikbare informatie dieper in deze signalen is begraven, en vereist geavanceerde technieken om het te ontwarren.

De ontdekkingen van het team kunnen natuurkundigen in staat stellen meer te leren over processen zoals visie en fotosynthese, evenals technologieën zoals zonnepanelen; die allemaal worden aangedreven door ultrasnelle interacties tussen licht en materie. Hun analytische en numerieke analyses bieden de eerste indicaties van de wiskundige technieken die kunnen worden gebruikt om fysiek bruikbare informatie uit ruwe, pomp-sonde gegevens. Ze geven ook een eerste idee over hoe deze informatie kan worden onderscheiden van de handtekeningen die voortkomen uit de initiële infraroodlaser.

Suraud en collega's hebben deze bevindingen verkregen door rekening te houden met de reacties van systemen, waaronder heliumatomen, diatomische stikstofmoleculen, en geïoniseerde clusters van natrium, tot tweekleurige pompsonde-experimenten. Het team zegt dat hun resultaten vragen om verbeteringen aan zowel experimentele als theoretische benaderingen van de techniek. In de toekomst, dit zou fysici mogelijk in staat kunnen stellen robuuste analytische en numerieke toolsets te ontwikkelen voor het bestuderen van ultrasnelle interacties tussen licht en materie.