#科學家首次實現阿秒電離精密測量# 有望為探索複雜體系中阿秒光電子動力學開辟新途徑】如何實現電子本徵運動時間尺度超快精密測量,是阿秒(1阿秒= 10-18秒)超快科學的一個核心問題。1月4日,華東師范大學精密光譜科學與技術國家重點實驗室教授吳健團隊在《物理評論X》(Physical Review X)在線發表論文http://t.cn/A6JX8XiH ,研究人員借助一氧化氮分子形狀共振電離過程,首次報道了阿秒時間尺度上分子空間不對稱性電離。

圖:阿秒時間分辨的電子空間輻射不對稱性示意。受訪者供圖

傳統觀念認為,電子的電離過程是瞬時的,是在“一瞬間”從束縛態躍遷至連續態,成為自由電子。隨著對電子散射、電子電離本質的深入理解,以及超快光學技術的發展,尤其是新型阿秒光脈衝技術的發展,研究人員逐漸認識到光致電離並不是一個瞬時過程,電子需要數阿秒乃至數百阿秒的時間穿越原子或分子的庫倫勢場。其超快的時間尺度概念等同於一秒對比宇宙的壽命。而電子離開母核所花費的准確時間是與它感受的、經曆的勢場的強弱、形狀息息相關。

2017年,該實驗室研究員宮曉春首次在強場氬原子多光子弗瑞曼共振電離圖像中觀測到電子百阿秒共振電離延遲,並終成功建造出國內首台極紫外阿秒符合幹涉儀。基於該系統,吳健團隊瞄准“光電子電離空間不對稱性”這一核心問題,利用雙光子幹涉的阿秒拍頻重構探測方法得到的光電子電離幹涉能譜,並從中提取出電離過程中原子核與電子之間庫倫相互作用產生的電離時間延遲。進一步通過軸向反衝近似處理,實現了分子坐標系內對不同排列方向上的能量、角度分辨的光電子電離延時精密測量,成功觀測到150 阿秒的相對電離延時。

宮曉春結合量子散射模型下的“單中心”理論模型,證明實驗觀測的形狀共振由一種分波的准束縛態產生,且實驗中觀測到的電離延時來自於光電子出射過程中離心勢壘導致的共振電離路徑與非共振電離路徑間的幹涉。同時,該實驗室研究員倪宏程發展的 “雙中心”理論模型,佐證了電離初態和末態非對稱性對電子電離空間不對稱性起著重要的誘導作用。http://t.cn/A6JX8XiQ

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