加载中…
个人资料
  • 博客等级:
  • 博客积分:
  • 博客访问:
  • 关注人气:
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
正文 字体大小:

阿秒科学

(2022-04-06 19:26:14)

2022年的沃尔夫物理学奖颁发给了瑞典隆德大学Anne LHuillier教授、加拿大渥太华大学Paul Corkum教授和德国马克斯普朗克量子光学研究所Ferenc Krausz教授,以表彰他们在超快激光科学和阿秒物理学方向的开创性工作以及对原子、分子、固体中电子运动的时间分辨成像演示研究工作。

Anne LHuillier法国/瑞典物理学家,隆德大学原子物理学教授,研究短而强的激光脉冲与原子间的相互作用。她是最早通过实验证明高次谐波产生的科学家之一,是形成新的阿秒(1 as = 10-18 s)科学研究领域的关键人物。1987年,她参加了一个实验,首次使用皮秒NdYAG激光系统观察到高阶谐波。

Ferenc Krausz,匈牙利-奥地利物理学家,他的研究小组是第一个产生和测量阿秒光脉冲的人,并利用它们来捕捉原子内部的电子运动。Krausz的小组在21世纪初产生并测量了第一个阿秒脉冲,使实现阿秒级极短超强激光脉冲在极短的时域内研究光离子化成为可能。这使克劳斯第一次能够对原子尺度的电子运动进行实时观察,证明了电子从原子或分子的光发射中存在类似维纳的时间延迟。超快激光光谱有助于解释与阿秒光谱有关的复杂现象。可利用阿秒脉冲来捕捉原子内部的电子运动,能对原子尺度的电子运动进行实时观察,来更好地了解涉及电子、原子和分子的微观过程,并发现它们是如何影响宏观世界。

Paul Corkum,加拿大物理学家,超快激光光谱学领域的领导者和先驱者。Corkum通过他的半古典再碰撞模型建立了对高次谐波产生的理解,该模型是阿秒脉冲形成的基础。在强激光场的影响下,电子可以从原子或分子势中隧道电离、加速,然后重新结合,发射高阶谐波。发出的谐波光谱对原子或分子结构的时间演变很敏感。所谓的高次谐波光谱学使他能够证明通过断层重建程序对分子轨道进行成像的可行性。

近年来,超快超强激光技术快速发展,超快超强激光作用下的分子、原子及原子核相关的物理过程受到越来越多的重视。阿秒脉冲就是超快超强的激光脉冲,其能量在时间和空间维度上高度集中,具有超高的时间分辨率(达到10-18 s量级),使得科学家在阿秒/纳米尺度上实时探测物质中电子原子多体动力学过程成为可能。按照玻尔的原子模型,电子绕原子核一周的时间为152阿秒/圈,分子的转动和振动的特征时间是在皮秒到飞秒量级。阿秒脉冲是目前唯一可直接跟踪记录电子瞬时过程或行为的工具,让科学家可以“拍摄”电子运动的瞬时过程和超快物质态成为可能。

随着超强、超短激光的问世,一种基于单色圆偏振或椭圆偏振的阿秒钟技术被广泛地用于强场物理和阿秒科学研究。在基于单色圆偏振或者椭圆偏振的阿秒钟中,旋转的激光偏振矢量(电场矢量或弯曲矢量)可以类比于钟表的指针,不同时刻电离的电子波包会在动量空间上被映射到不同的发射角。北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点实验室“极端光学创新研究团队”刘运全教授、龚旗煌院士领导的课题组展开了深入的实验研究。他们以自旋-轨道耦合作用较强的氪(Kr)原子作为研究体系,基于课题组前期发展的双指针阿秒钟技术(Phys. Rev. Lett. 120, 073202 (2018), Phys. Rev. Lett. 122, 013201 (2019)),采用强的圆偏激光(波长400 nm)电离氪原子,弱的圆偏激光(波长为800 nm)做为探测光,通过改变800 nm圆偏激光的相对旋向探测氪原子多光子电离过程的圆二向色性,从而在实验上精确测量了氪原子的光电子动量谱和能谱。团队基于超快强激光和高分辨电子离子动量成像谱仪的原子分子超快动力学平台,对阿秒钟及应用进行了深入的研究。团队采用强椭圆偏振光研究氪原子的非稳态隧穿过程,通过精确时空同步,加入另一束弱的圆偏振倍频光,构建了更具普适性的双指针阿秒钟;当改变两束光的相位时,光电子动量谱会相应地发生周期性旋转。

高次谐波产生是一项非常有用的技术,它能够将一种波长(即颜色)的激光转换成另一种波长的激光。简单的说,这一过程能将一束低能量、长波长的光子转换成能量更高、波长更短的光子。通过光照射非线性晶体或介质产生倍频的非线性效应自发地转换过程是构建双指针阿秒钟的关键。

0

阅读 收藏 喜欢 打印举报/Report
  

新浪BLOG意见反馈留言板 欢迎批评指正

新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 产品答疑

新浪公司 版权所有