«دوربین فوق‌سریع» برای تماشای حرکت الکترون‌ها ساخته شد

دوربین فوقسریع صورت الکترونها با میدانهای نوری سهبعدیبا گزارش خبررسان به نقل از ستاد نانو، این روش نهتنها ابزار تا زهای برای مطالعه برهمکنش نور و ماده در اختیار فیزیکدان قرار میدهد، بلکه میتواند مسیرهای جدیدی برای شناسایی ساختارهای کایرال و کنترل دقیق حالتهای کوانتومی الکترونها باز کند. این پژوهش به سرپرستی پروفسور ماتیاس وولنهاوپت از دانشگاه اولدنبورگ انجام شده و نتایج آن در مجله علمی منتشر شده است.

ایده اصلی پژوهش بر استفاده از دو پالس لیزری بسیار کوتاه استوار است. این پالسها تنها چند میلیونیم یک میلیاردم ثانیه دوام دارند و در دسته پالسهای لیزری فمتوثانیهای قرار میگیرند. پژوهشگران با شکلدهی ویژه به این پالسها و استفاده از دو پرتو لیزری با رنگهای مختلف، آنها را به گونهای در یک محفظه خلأ با یکدیگر تداخل دادند که در نقطه برخورد، میدان نوری سهبعدی شکل گرفت.

در یک میدان نوری معمولی، تغییرات میدان را میتوان در را ستاهای خاص بررسی کرد؛ اما در روش جدید، میدان ایجاد شده در هر سه جهت فضایی نوسان میکند. همین ویژگی به پژوهشگران امکان میکند شکل و ویژگیهای میدان نوری را با دقت بیشتری تنظیم کنند و از آن برای دستکاری برهمکنشهای خاص میان نور و ماده بهره بگیرند.

داریوس کونکه، یکی از نویسندههای اصلی مقاله و دانشجوی دکتری گروه دینامیک همدوس فوقسریع در دانشگاه اولدنبورگ، توضیح میدهد که نوسان میدان در هر سه جهت فضایی، فرصتهای تا زهای برای بررسی و کنترل برهمکنشهای مشخص میان نور و ایجاد میکند. به گفته پژوهشگران، یکی از مهمترین ویژگیهای این روش آن است که میتوان با میدانهای نوری سهبعدی، الکترونها را به حالتهای کوانتومی خاصی منتقل کرد که پیشتر امکان ایجاد آنها در آزمایشها وجود نداشت.

برای نشان دادن قابلیت این روش، آزمایش خود را روی اتمهای پتاسیم انجام دادند. آنها با استفاده از میدان نوری سهبعدی، الکترونهای این اتمها را به صورت انتخابی به ترازهای انرژی با لاتر، حالتهای برانگیخته، منتقل کرده و سپس آنها را از اتم جدا کردند. اما اهمیت آزمایش تنها به ایجاد این حالتهای برانگیخته محدود نبود. دانشمندان توانستند تغییرات حالت الکترونها را در فاصلههای زمانی بسیار کوتاه نیز همزمان مشاهده کنند.

این ویژگی باعث شد روش جدید به نوعی دوربین فوقسریع برای مشاهده_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________