韦恩州立大学研发新attoclock技术利用相位分辨法精确测量电子隧穿时间
发布时间：2025-06-11 15:08:05 阅读数： 360
使用阿托钟解析隧穿时间。
当电子被置于强大的激光场（即强场电离）下时，电子可以暂时穿过所谓的量子隧穿势垒，这是电子通常无法克服的能量障碍。这种被称为量子隧道的量子力学现象一直是众多研究的焦点。
迄今为止，精确测量电子在强场电离过程中在量子隧穿势垒内停留的确切时间一直颇具挑战性。近年来，物理学家们开发出了名为“attoclock”（时钟）的先进实验工具，它可以测量超快电子动力学的时间，从而有助于解答这个长期存在的研究问题。
尽管目前开发的大多数 attoclock 系统具有测量电子隧穿时间的潜力，但它们都存在显著的局限性，无法提供可靠且结论性的测量结果。在最近发表在《物理评论快报》上的一篇论文中，韦恩州立大学和索邦大学的研究人员介绍了一种新的attoclock技术，该技术利用载流子包络相位（CEP），即激光脉冲包络的峰值与其振荡场之间的偏移，来收集更精确的隧道时间测量数据。
“隧穿时间问题是量子力学中一个长期存在的问题，”该论文的资深作者李文（Wen Li）说?！癆ttoclock是最近开发的一种技术，具有前所未有的时间分辨率（低至几阿秒，即10-18秒）。这项技术被认为非常适合测量隧穿时间。然而，即使在使用 attoclock 进行了二十年的深入研究之后，这个问题仍然没有答案。”
李和他的同事们最近研究的主要目的是开发一种新的、更有效的attoclock，能够更精确地测量电子的隧道时间。他们开发的技术不同于大多数现有的衰减锁，后者旨在利用椭圆偏振光（即电场以椭圆模式旋转的光）推断时间延迟。
尽管这些传统的“attoclocks ”系统具有很大的潜力，但它们需要大量的建模工作，因此得出的结果通常并不可靠。相比之下，李和他的同事们推出的attoclock方法利用所谓的载波包络相位，将椭圆测量与从圆偏振光（即电场按照圆形模式旋转的光）中收集的测量相联系。
李解释说：“与传统的attoclock测量相比，相位分辨attoclock能真正跟踪电场的峰值，也就是电子隧穿出的确切时刻。这就抑制了任何会扭曲结果的非时间相关因素。”
研究人员已经在一系列实验中测试了他们新提出的相位分辨attoclock，并获得了新的宝贵见解。他们的研究结果表明，电子的隧穿时间非常短，偏转角度主要由电离电势决定，而隧穿延迟的影响则明显较小。
李和他的同事们开发的新型时钟很快就能为超快量子现象的研究提供新的可能性，从而丰富人们对超快量子现象的理解。
李补充道：“通过新技术和联合理论研究，我们发现隧穿时间非常小，而且测量到的偏转角与物种的电离电位有独特的关联?！?/span>
“我们现在正在研究研究中测得的消失但非零的延迟。由于延迟非常小，可能需要一种新的'仄钟'。此外，由于该技术非常强大，我们目前正致力于将其发展成一种光谱方法，以便能用它来实时研究化学?！?/span>
