新型阿秒激光脉冲或有助于探索量子世界的奥秘

2018-12-13 10:05

据外媒报道，来自马克斯·普朗克量子光学研究所、德国慕尼黑大学以及瑞典于默奥大学的物理学家首次利用由相对论电子组成的等离子体产生了孤立高强度的阿秒激光脉冲。

当密集的电子加速到接近光速时，就能起到反射面的作用。该研究团队表示，这种“等离子镜”可用于操纵光线。物理学家已经详细描述了这种等离子体镜面效应，并利用它产生了孤立的高强度阿秒光脉冲。

科学家们指出：”极其强大的激光脉冲和物质之间的相互作用为持续时间仅为几百阿秒的超短闪光的形成开辟了一种全新的方法。而这种超短脉冲可用于探测亚原子尺度下超快物理现象的动态。”

全新方法

用于产生阿秒脉冲的传统方法是通过近红外激光与诸如氖或氩之类的惰性气体原子中的电子的相互作用。但是此次研究却提供了一种用来生成孤立阿秒脉冲的新策略。

首先，将非常强大的飞秒激光脉冲与玻璃相互作用。激光会使玻璃表面蒸发，使其组成原子电离并将释放的电子加速到相当于光速的可观部分的速度。由快速移动的电子组成的高密度等离子体在与脉冲激光相同的方向传播，就像一面镜子。一旦电子的速度接近光速，它们就会变成相对论电子，并因为激光场的存在而开始振荡。随后，等离子体镜的周期性变形会与反射的光波相互作用，进而产生孤立的阿秒脉冲。这些脉冲具有大约200阿秒的持续时间。

与使用较长激光脉冲产生的阿秒脉冲相比，由等离子体镜效应产生并具有较短光学循环持续时间的激光脉冲可以通过波形实现精确控制。这样一来，研究人员就能够观察脉冲形成的时间进程以及等离子体镜的振荡。此外，这种脉冲更强烈，同时它们包含的光子远远多于标准程序可获得的光子。

强度增加

这种增加了的强度可以用来更精确地实时测量亚原子粒子的行为。阿秒光脉冲主要用于映射电子运动，从而有助于深入了解原子基本过程的动态。

阿秒光闪烁的强度越高，就能获得越多关于物质内粒子运动的信息。通过实验证明等离子体镜效应产生强度更高的阿秒光脉冲，这项新研究将有助于物理学家更深入地探索量子世界的奥秘。