【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】來自馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所(MPQ)、慕尼黑科技大學(xué)(TUM)和路德維希-馬克西米利安-慕尼黑大學(xué)(LMU或慕尼黑大學(xué))的激光物理學(xué)家們得到了850 zs(1zs=10-21s)的測量結(jié)果。
近日，激光物理學(xué)家以仄秒精度測量了光致電離，即10-21級測量。慕尼黑技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家表示，這是迄今為止微觀世界時間測定獲得的高度，也是光致電離時間尺度的測量。
光致電離是光子與原子中的電子相互作用的過程。當(dāng)一個光子撞擊氦原子的兩個電子，光子的能量被其中一個電子全部吸收，或者被兩個電子共同吸收。無論能量如何轉(zhuǎn)移，都有一個電子會脫離原子。這個過程被稱為光電效應(yīng)，愛因斯坦在20世紀(jì)初對此做了解釋。
氦原子光致電離過程示意圖
物理學(xué)家們近幾年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從一個光子與電子相互作用開始到其中一個電子脫離原子，一共持續(xù)5～15 as(1as=10-18s)。近日，來自馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所(MPQ)、慕尼黑科技大學(xué)(TUM)和路德維希-馬克西米利安-慕尼黑大學(xué)(LMU或慕尼黑大學(xué))的激光物理學(xué)家們得到了850 zs(1zs=10-21s)的測量結(jié)果。
為了激發(fā)氦原子中的電子，研究人員用脈沖寬度為阿秒級的極紫外(XUV)光脈沖照射原子。同時用脈沖寬度約4 fs(1fs=10-15s)的紅外光脈沖照射原子。一旦電子被極紫外光激發(fā)脫離原子，在紅外光脈沖的電磁場作用下，電子發(fā)生加速或者減速，通過這種速度的變化，物理學(xué)家們就能以仄秒精度來測量光電效應(yīng)了。
研究者們也從量子力學(xué)的角度確定，在一個粒子發(fā)射前的幾阿秒內(nèi)，入射光子的能量如何在氦原子的兩個電子中分配。 氦原子只有兩個電子，是一個能用量子力學(xué)方法完全計算的多電子系統(tǒng)。這讓它有可能使理論值與實驗結(jié)果相吻合。
一旦光子將氦原子的一個電子激發(fā)而脫離原子，就能夠計算剩余電子的可能位置。電子有可能所處的位置就是圖中原子核周圍亮的區(qū)域。
激光物理學(xué)家們通過仄秒時間的計量實驗，填補(bǔ)了量子力學(xué)中對氦原子計量的空白，也因此將微觀世界的測量準(zhǔn)確性提升至一個全新的維度。
（原標(biāo)題：激光物理學(xué)家以仄秒精度測量光致電離）
