Теоретическая часть проекта была выполнена командой профессора Иоахима Бургдорфера из Венского технического университета (Вена), которая также разработала первоначальную идею эксперимента. Эксперимент проводился в Институте квантовой оптики Макса Планка в Гархинге (Германия). Результаты опубликованы в журнале Nature Physics.Наиболее точное измерение квантовых скачков во времени
У нейтрального атома гелия есть два электрона. Когда на него попадает лазерный импульс высокой энергии, он может ионизироваться: один из электронов вырывается из атома и уходит от него. Этот процесс происходит во времени в аттосекундах — одна аттосекунда составляет миллиардную миллиардную долю секунды.«Можно представить, что другой электрон, который остается в атоме, на самом деле не играет важной роли в этом процессе — но это неправда», — говорит Ренате Пазурек (TU Wien).
Два электрона коррелированы, они тесно связаны законами квантовой физики, их нельзя рассматривать как независимые частицы. «Когда один электрон удаляется из атома, часть лазерной энергии может быть передана второму электрону. Он остается в атоме, но поднимается до состояния с более высокой энергией», — говорит Стефан Нагеле (TU Wien).Следовательно, можно различать два различных процесса ионизации: один, в котором оставшийся электрон приобретает дополнительную энергию, и второй, в котором он остается в состоянии с минимальной энергией. Используя сложную экспериментальную установку, можно было показать, что продолжительность этих двух процессов не совсем одинакова.
«Когда оставшийся электрон переходит в возбужденное состояние, процесс фотоионизации происходит немного быстрее — примерно на пять аттосекунд», — говорит Стефан Нагеле. Примечательно, насколько хорошо экспериментальные результаты согласуются с теоретическими расчетами и крупномасштабным компьютерным моделированием, проведенным в Венском научном кластере, крупнейшем суперкомпьютере Австрии: «Точность эксперимента лучше, чем одна аттосекунда. Это наиболее точное измерение времени качественный скачок на сегодняшний день », — говорит Ренате Пазурек.
Управление аттосекундамиЭксперимент позволяет по-новому взглянуть на физику сверхкоротких временных масштабов.
Эффекты, которые несколько десятилетий назад все еще считались «мгновенными», теперь можно рассматривать как временные изменения, которые можно рассчитывать, измерять и даже контролировать. Это не только помогает понять основные законы природы, но и открывает новые возможности управления материей в квантовом масштабе.