Onlangs heeft het onderzoeksteam van Xiao-Jun Liu bij het Institute of Precision Measurement (IPM) belangrijke vooruitgang geboekt op het gebied van attosecondefysica. Het team stelde een nieuw schema voor, genaamd "polarization gate attosecond", dat de ultrasnelle detectie van elektronencorrelatiedynamiek in sterke lasergestuurde atomaire ionisatie realiseert. De resultaten werden gepubliceerd in Physical Review Letters, een toonaangevend natuurkundetijdschrift, en geselecteerd als een Editors' Suggestion.
Het onthullen van de wetten van elektronische dynamiek binnen materie op de attoseconde tijdschaal is een belangrijke fysieke basis voor het herkennen en begrijpen van de vele ultrasnelle fotofysische en fotochemische processen in de natuur. Om deze reden is de Nobelprijs voor natuurkunde 2023 toegekend aan drie wetenschappers die een buitengewone bijdrage hebben geleverd aan onderzoek op het gebied van attoseconde fysica. Van de vele spectroscopische technieken voor attoseconde metingen biedt de attoseconde hoekstreeptechniek (ook bekend als "attoseconde") een unieke manier om attoseconde elektronische dynamische processen te onderzoeken vanwege zijn zelfreferentiële eigenschap - attoseconde tijdsresolutie kan worden bereikt door gebruik te maken van femtoseconde laserpulsen zonder het gebruik van attoseconde lichtpulsen. De "attoseconde" biedt een unieke manier om diepgaand onderzoek te doen naar de dynamiek van attoseconde elektronische processen. De "attoseconde"-techniek is succesvol toegepast op het meten van de tunneltijd van elektronen met een sterk veld, de vertraging van de ionisatie van twee elektronen bij opeenvolgende dubbele ionisatie, enz. De traditionele "attoseconde"-techniek kan echter niet rechtstreeks worden toegepast op complexere fysische processen zoals elektron-elektroncorrelatie, vanwege de gebruikte elliptisch gepolariseerde optische puls, elektroncorrelatie en andere complexere fysische processen.
Om dit probleem te overwinnen, heeft het onderzoeksteam van Xiaojun Liu een "attoseconde"-schema voorgesteld op basis van "polarisatiepoort"-laserpulsen, en dit succesvol toegepast op de realtime-detectie van elektron-elektroncorrelatiedynamiek in sterke-veld atomaire dubbele ionisatieprocessen. Realtime-detectie van elektron-elektroncorrelatiedynamiek in sterke-veld atomaire dubbele ionisatie. Gebaseerd op het eerder vastgestelde en ontwikkelde draaggolf-envelop fase-gestabiliseerde femtoseconde lasersysteem, heeft het onderzoeksteam met succes "polarisatiepoort" ultrakorte optische pulsen gesynthetiseerd door de tijdvertraging en draaggolf-envelop fase van twee bundels van links-roterende en rechts-roterende circulair gepolariseerde femtoseconde laserpulsen nauwkeurig te regelen, waardoor de elliptische polarisatie van de laserpulsen in de attoseconde tijdsnauwkeurigheid en nauwkeurige controle wordt gerealiseerd. De elliptische polarisatiestatus van de laserpuls is nauwkeurig regelbaar in attoseconde tijdsnauwkeurigheid. Vergeleken met de enkele elliptisch gepolariseerde optische puls die gewoonlijk werd gebruikt in de vorige attosecondetechnologie, kan de ultrakorte "polarisatiepoort"-puls niet alleen effectief de elektronencorrelatiestatus voorbereiden en de elektronencorrelatie-emissie in het polarisatiegebied nabij het centrum aansturen, maar behoudt ook de eigenschap van zeer nauwkeurige bemonstering van elektronenemissietijd in attoseconde hoekstrepen. Het onderzoeksteam gebruikte een argonatoom sterk veld om de elektronenemissietijd te bemonsteren. Het onderzoeksteam heeft de "polarisatiepoort-attoseconde"-techniek met succes gedemonstreerd door het gecorreleerde elektronenemissietijdsverschil te bestuderen tussen de dubbel geëxciteerde toestanden die worden gegenereerd door het sterk-veld dubbele ionisatieproces van argonatomen als voorbeeld. De studie toont aan dat de ionisatie van twee geassocieerde elektronen in de dubbel geëxciteerde toestand voornamelijk wordt uitgevoerd via twee verschillende kanalen, en de "polarisatiepoort een seconde"-techniek meet nauwkeurig het ionisatietijdsverschil tussen de twee geassocieerde elektronen die overeenkomen met de verschillende kanalen, die respectievelijk 234 (±22) arsec en 1043 (±73) arsec zijn.
