在隧道过程中观察到的电子

我们必须爬山以征服它。在量子物理学中,有一种不同的方式:物体可以通过隧道通过它来达到山的另一侧,而不是费力地爬过它。

来自Ferenc Krausz教授的研究人员国际团队 最大普朗克研究所 对于量子光学器件现在已经观察到这种隧道过程中的电子。这种效果负责在强磁场的影响下原子的电离。电子通过潜在墙壁隧穿来克服原子核的吸引力。科学家们使用超短激光脉冲在该过程中显示离散的电离阶段,每个都持续100个attoseconds - 一亿十亿分之一的一小节。结果对了解电子在原子和分子中如何移动的重要贡献。

以相同的方式作为重力使身体在谷的地板上停止,核力(结合质子和中子以形成原子核)和电力(用带正电荷的原子核结合带负电荷的电子)制作原子)在微小的空间内持有这些颗粒。该结合效果也可以作为一种谷类的描绘,这也称为物理学家的潜力。在量子颗粒的世界中,在一定程度上,通过围绕潜在井的墙壁隧道隧道的正常事件。使用Ferenc Krausz的国际研究人员现在已经在激光的影响下通过原子核的结合潜力捕获了隧穿的动作中的电子。物理学家使用由Attosecond Metrology提供的新工具。"我们的研究结果首次在实时观察中确认了量子力学的理论预测,"Max Planck Quantum光学研究所和科学家团队负责人的主任Ferenc Krausz。

隧道效应可以通过每个颗粒的波动来解释。宏观物体极不可能隧道,这就是为什么在他们中从未观察过这种现象。相比之下,有一个显着的概率,微观微观摩斯的颗粒将通过传统物理规则的区域隧道隧道,它们甚至不应该是。隧道效应被认为是对原子核衰减和电子元件中的开关过程变化的过程负责。然而,由于它只持续到极短的时间,因此尚未实时观察。

Krausz和他的同事现在遵循了两个光脉冲的这个过程:一个强烈的脉冲的红色激光射击的脉冲和极端紫外线的AttoSecond脉冲完全与红色脉冲同步。激光脉冲的电场周期性地向电子施加强力。当力最强时,光力向下压制电位壁。在波峰峰的短时间内,电子有机会穿透屏障并逃离原子。这个机会仅在波峰峰时出现,这是一部分是飞秒的一部分的极短的间隔,一秒钟的数量。

没有仪器可以直接解决隧道效果。只有可以显示最终产品,原子的存在,在激光脉冲之后崩解成电子和带正电荷的离子。因此,研究人员必须使用实验的氖原子。在这些中,电子处于封闭的壳体中,因此特别强的粘合,并抵抗激光脉冲的尝试从原子释放它们。只有通过紫外线闪光闪烁的电子击中,可以通过隧道到达原子的周边,并可以通过隧道从原子中拉拔。因此,物理学家只能用红色激光脉冲电离氖原子,使它们首先用这种闪光制备。

"使用UV脉冲持续250个阳极倍数,其与红色激光脉冲完全同步,我们在激光波期间随时随地移动了一个电子,并在外围地具有阳离子精度,"解释了Krausz。一步一步地,研究人员在时间上移位并测量了激光器电离的原子数。这允许它们重建电离过程的年表。随着该理论预测的,电子在最强烈的波峰附近留下原子,这可以清楚地从离散的离散阶段与图1中的峰完全一致的离散级看。 3(绿线)。电子在此阶段仍然少于400个阳离子。在这样的短时间内,电子通过光能从原子释放。

"实验不仅为我们提供了第一次进入电子隧道动态的洞察力," says Krausz. "我们还表明,可以借助激光场诱导的隧道实时观察原子或分子中电子的运动。"基于这一发现和启用了对原子内的电子运动的控制,在未来的科学家中将能够研究微电子的边界如何移动,或者如何开发紧凑,非常明亮的X射线的来源。这些又允许在生物物体和放射治疗的成像中进行进展。

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