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超快激光助力观察量子跳跃

行业资讯 / 2022-06-02 00:06

本文摘要:量子粒子可以迅速地转变它们的状态这被称作量子冲刺。例如,一个原子可以吸取一个光子,从而变为一个更高能量的状态。一般来说情况下,这些过程从一个时刻到下一个时刻被指出是瞬间再次发生的。 然而,有了维也纳技术大学(奥地利维也纳)研发的新方法,现在有可能研究这种十分慢的状态变化的时间结构了。就像电子显微镜使我们可以看见那些因为太小实在太肉眼看不到的结构,非同激光脉冲使我们需要分析那些在过去无法超过的时间结构。

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量子粒子可以迅速地转变它们的状态这被称作量子冲刺。例如,一个原子可以吸取一个光子,从而变为一个更高能量的状态。一般来说情况下,这些过程从一个时刻到下一个时刻被指出是瞬间再次发生的。

然而,有了维也纳技术大学(奥地利维也纳)研发的新方法,现在有可能研究这种十分慢的状态变化的时间结构了。就像电子显微镜使我们可以看见那些因为太小实在太肉眼看不到的结构,非同激光脉冲使我们需要分析那些在过去无法超过的时间结构。

  该项目的理论部分是由维也纳技术大学JoachimBurgd?rfer教授的团队已完成的,他们还为实验明确提出了完整的设想。该实验是在德国Garching的马克斯普朗克量子光学研究所展开的。该研究结果早已公开发表在了《大自然*物理》杂志上。

  量子冲刺最准确的时间测量  一个中性氦原子具备两个电子。当它被一个高能激光脉冲碰撞的时候,可以再次发生电离:其中一个电子被从原子中挤压出来并离开了原子。

这个过程再次发生在一个阿秒的时间尺度上一阿秒是十亿分之一秒的十亿分之一。一个较短的激光脉冲可以使氦原子电离并转变剩下电子的量子态。

  你可能会想要,其他回到原子里的电子在这个过程中有可能并没起着什么最重要的起到但真实情况却不是这样的,维也纳技术大学的RenatePazourek说道。这两个电子是互相关联的,它们由量子物理定律密切的联系在一起,它们无法被看做是独立国家的粒子。当一个电子被从原子中去除的时候,激光的一些能量可以被移往到第二个电子上。

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它虽然仍在原子里面,但早已被唤起到了一个具备更高能量的状态,维也纳技术大学的StefanNagele说道。  因此,区分两种有所不同的电离过程是有可能的:在第一种过程中,留下的电子取得了额外的能量,而第二种过程中留下的电子维持在一个大于的能量状态。通过用于一个简单的实验装置,有可能表明出有这两个过程的持续时间是不完全相同的。

  当留下得电子光子到一个激发态的时候,这个光电离过程不会稍快一些约慢5阿秒,StefanNagele说道。值得注意的是,该实验结果与在维也纳科学集群奥地利仅次于的超级计算机上展开的理论计算出来和大型计算机仿真结果合乎得十分好:该实验的精度高于一个阿秒。这是迄今为止对量子冲刺展开的最准确的时间测量,RenatePazourek说道。  掌控阿秒  该实验获取了对非同时间尺度物理的新洞见。

几十年前依然被指出是瞬时的效应,现在可以被看做是可以计算出来,测量,甚至掌控的时间发展。这不仅有助理解大自然的基本规律,它也带给了在量子尺度上操控物质的新的可能性。


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