De vraag hoe lang het duurt om een ​​deeltje door een potentiële barrière te tunnelen, heeft geleid tot een langdurig debat sinds de begindagen van de kwantummechanica. Om dit probleem op te lossen, hebben wetenschappers in China een nieuwe streaking-methode op attosecondeschaal voorgesteld en gedemonstreerd om de tunneltijd van een elektron uit een atoom nauwkeurig te bepalen. De experimentele resultaten hebben aangetoond dat de tunneltijd bijna nul is met een nauwkeurigheid van enkele attoseconden.

Timing van foto-ionisatie is essentieel voor ons begrip van hoe licht en materie op het meest fundamentele niveau op elkaar inwerken. De komst van attoseconde metrologieën stelt ons in staat om toegang te krijgen tot de timinginformatie over de natuurlijke schaal van elektronen in atomen en moleculen. De attoclock is een krachtig hulpmiddel dat toegang heeft tot een korte tijdschaal en waarin een bijna circulair gepolariseerd laserveld wordt gebruikt om de tunneltijd van een elektron in kaart te brengen met de offset-hoek van het foto-elektron-momentumspectrum in het laserpolarisatievlak.

De nauwkeurige reconstructie van de ionisatietijd vanuit de offsethoek vormt echter een formidabele theoretische taak, waaronder de behandeling van het effect van Coulomb-potentiaal en multi-elektroncorrelatie. De experimentele conclusie van het tunneltijdprobleem hangt dus af van theoretische modellering van de Coulomb-interactie. Tot nu toe staat de vraag of de tunneltijd eindig is of niet, nog ter discussie.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light:Science &Applications , heeft een team van wetenschappers, onder leiding van professor Min Li, professor Yueming Zhou en professor Peixiang Lu van het Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of physics, Huazhong University of Science and Technology, China, een schema voorgesteld en gedemonstreerd om experimenteel de tunneltijd in een attoclock zonder enige theoretische berekening. In dit schema werd een perturbatief tweede harmonisch veld toegevoegd aan het fundamentele aandrijfveld. Door de relatieve fase-afhankelijkheid van de foto-elektronenopbrengst in de PMD's te analyseren, werd de tunneltijd nauwkeurig gemeten.

Het team paste het schema toe om de sterke veldtunneling-ionisatietijd van een argonatoom te bestuderen en stelde vast dat de tunnelingstijd bijna nul is met een nauwkeurigheid van enkele attoseconden.

Met behulp van het huidige schema heeft het team de ionisatietijd van elektronen met verschillende energieën verder teruggevonden. Ze ontdekten dat de geëxtraheerde tunneling-ionisatietijd van de meting bij de meest waarschijnlijke emissiehoek afneemt met toenemende elektronenenergie, wat in tegenspraak is met de voorspelling van het klassieke trajectmodel. Dit blijft een interessant onderwerp voor verder onderzoek.

Het schema verwijst naar zichzelf en is onafhankelijk van theoretische modellering van het Coulomb-effect. Het uitbreiden van deze methode naar moleculen en zelfs vaste stoffen kan ons niet alleen de fundamentele dynamiek van laser-materie-interactie bieden, maar ook het potentieel van het ophalen van geometrische informatie van de doelen. + Verder verkennen

Decodering van elektronendynamica