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电子隧道实时看到

04 Apr 2007

来自强烈的激光脉冲的强电场可能导致电子到距离原子的“隧道”一秒钟内的原子。现在德国物理学家是第一个在实时进行的众所周知的量子机械过程中首先遵守。突破为一种新技术铺平了可以探测缺乏原子或分子状态的新技术,这使得第一次直接洞察电子隧道动态(自然 446 627).

隧道

激光脉冲由少量电场振荡组成,可以将原子的外电子远离其结合核。在这些振荡的峰值处,拉动可以很大,即外电子被赋予从原子逃逸(或隧道)的机会,即使他们不行’T有足够的能量来克服核的吸引力。但是这一过程如此之快地发生,目前的仪器只能看到最终的电离原子,而不是任何中间状态。

来自Max-Planck Institut f的Ferenc Krausz和同事üR QuantenOptik现在已经找到了通过探测仪器限制的方法,探测具有两个不同波长光的脉冲的原子,这些原子仔细定时拍摄隧道过程的快照。

该技术涉及具有非常紧密的电子的探测原子–在这种情况下,霓虹灯–它们不仅用激光脉冲易于电离。必须首先通过励磁脉冲制备原子,这将一些电子发送到原子的外部区域,其中隧道可以通过电离脉冲诱导。

这种两级过程是优势谎言的位置:如果激励脉冲具有比电离激光脉冲更短的波长,可以在电离脉冲中的许多点处接通’S循环,只有在这些点将电子将在隧道中处于隧道状态。然后,通过在电离激光器中注明’S循环电子隧道,可以逐渐重建电子留出原子的图像。

在实践中,两种脉冲必须同步到几亿亿亿亿秒,以实现任何精度。要克服这个障碍,Krausz和他的团队使用相同的红外激光来制作两个脉冲。首先,它们闪耀激光虽然气体射流产生极端(非常短的波长)紫外线的脉冲。然后,该脉冲随着原始激光脉冲延迟后面的氖原子样本。最后,使用镜子仔细改变延迟,物理学家可以用少于一个飞秒的分辨率绘制电子的隧道(10-15 s)。

根据40岁的量子理论,通过电离脉冲的每次连续峰值逐步增加电子隧穿的概率。现在Krausz和他的团队是第一个能够确认这一点的情况(见图:“Tunnelling”).

现在可以使用光引起的隧穿技术来提供电子运动的进一步观察,使科学家在微电子和生物成像等领域的前所未有的见解。“可能存在暂时的[短期]的问题’从来没有能够捕获,”据说亚比克铁德技术专家乔纳森·玛龙斯特(Jonathan Margomos) 物理网. “这种技术将使我们这样做。”

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