Метроном для квантовых частиц

Физики нашли способ измерить неуловимую квантовой фазы электронов. Это позволяет добиться нового, лучшего обзора значимых явлений в фотодатчики или фотоэлементы. Это как микроскоп для времени: современные методы аттосекундной физики позволяет измерять очень короткие промежутки времени. С помощью коротких лазерных импульсов, физические процессы могут быть исследованы на масштабах времени порядка аттосекунды-это миллиардная часть миллиардной доли секунды.

Например, можно изучать как единый атом ионизируется и как электрон покидает атом. Электрон не просто ведут себя как точечные частицы, но его квантово-физические свойства волны играют важную роль: электрон-это на самом деле электрон волна, которая колеблется на очень короткого времени … и на крохотном масштабе длины. Это огромный вызов для измерения длительности цикла таких колебаний, но это даже гораздо более сложно определить его фазу: в чем именно бить осцилляции электронов следует? Если электрон может находиться в ионизированной двумя разными способами, оба электронных волн колеблются в унисон, или будет небольшая задержка по времени (т. е. сдвиг по фазе)? Команда из ту Wien (Вена) и колледж креольского в Университете Центральной Флориды разработала метод измерения фазы электронных волн. Это позволяет добиться нового, лучшего обзора значимых явлений в фотодатчики или фотоэлементы.

Являются электроны или рассинхронизация?

«Любая волна состоит из волн гребни и впадины волны-и фазы волны говорит нам, в какой точке в пространстве и времени они находятся», — говорит Стефан Donsa, который разработал новый метод измерения, работает над диссертацией на тему исследовательской группы профессор Йоахим Burgdörfer (Институт теоретической физики, ту Вена). «Если две квантовые волны перекрываются таким образом, что каждый пик волны одна волна встречает на пике волны другие волны, затем они складываются. Но если вы перекладываете одну из волн немного, так что гребень волны одна волна накладывается на волну через другие волны, они также могут отменить.» Следовательно, фазовые сдвиги играют очень важную роль в квантовой физике.

Это похоже на найти правильный ритм в музыке: это не достаточно для двух музыкантов играть в том же темпе. Их ритмы должны совпадать точно в срок, без каких-либо сдвиг фаз между ними. Для этого вам нужна ссылка часы, такие как проводник или метроном. Недавно разработали квантовый протокол измерения использует нечто подобное: один атомный процесс служит ориентиром для других.

Один или два фотона

«В компьютерной симуляции, мы изучили атомов гелия, которые ионизируются под действием лазерных импульсов при различных энергиях», — говорит Ива Brezinova. «Гелий атом может поглотить фотон из лазерного импульса и излучает электрон. Затем этот электрон имеет определенные фазы, что крайне сложно измерить».

Фишка недавно разработанный метод, чтобы добавить второй квантовый эффект как часы — служить квантовая метроном, так сказать. Вместо того, чтобы поглотить только один фотон, атом также может поглотить сразу два фотона, при определенных условиях. Этот двойной абсорбции приводит к тому же конечному результату — электрон улетает с весьма специфической энергии. Но на этот раз этот электрон имеет различные фазы, и эта разница может быть измерена.

Сложных протоколов измерений

В аттосекундной физики это не возможно, чтобы просто создать фильм о квантовой физической системы с камерой. Вместо сложных экспериментальных протоколов, которые будут использоваться. В настоящее время различные такие протоколы используются, но ни один из них пока не допускается прямое измерение фазы электрона.

Новый протокол, который был разработан Венской команды, должны сделать это возможным. «Наш новый протокол измерений позволяет нам перевести информацию о фазе электронов в его пространственного распределения, объединив очень специальных лазерных импульсов», — поясняет Стефан Donsa. «С помощью правильного типа лазерных импульсов, фаза может быть непосредственно получена из углового распределения электронов.»

Недавно предложили экспериментальную протокола была опубликована в журнале письма в ЖЭТФ. Теперь эксперименты, чтобы проверить пределы этого метода, для того, чтобы увидеть, какие квантово-механическая информация может быть получена на практике, используя новый протокол.

сделать разницу: спонсорские возможности