Tema

Nu kan vi filma elektroner i realtid

Forskare har utvecklat en avancerad laser med så extremt korta och intensiva ljusblixtar att den saknar motstycke. Den nya lasertekniken öppnar dörren för att i realtid kunna filma elektroners rörelser i de innersta elektronskalen av en atom med attosekunders upplösning.

En attosekund varar i exakt en miljarddel av en miljarddels sekund. Det är de kortaste ljus- och elektronpulser som någonsin skapats.

– Ingen forskargrupp har tidigare lyckats generera attosekundpulser med den fotondensitet som krävs i det extrema ultravioletta (XUV) spektrumet för att filma elektroner, säger László Veisz, professor på Institutionen för fysik vid Umeå universitet.

Det forskarteamet har gjort är att skala upp en redan existerande attosekundteknik, och för det syftet utveckla de en laser som skickar ut 100 gånger fler fotoner per puls än ett konventionellt lasersystem.

I de första experimentserierna skickas attosekundpulserna genom xenongas. Här kunde forskarna se att två fotoner interagerande och joniserade innerskalelektroner. I tidigare attosekundexperiment har det bara varit möjligt att observera interaktion mellan innerskalelektroner och en ensam XUV-foton.

Två fotoner från en XUV attosekundpuls absorberas (lila klot) av kärnelektroner i gasen xenon (atomkärna med grönt moln) och resulterar i emission av fyra elektroner (gröna klot). Bild: Umeå universitet, Mattias Pettersson

– Experiment där det är möjligt för innerskalelektroner att interagera med två XUV-attosekundpulser kallas ofta för den heliga graal inom attosekundfysik. Anledningen är att fenomenet gör det möjligt att filma elektroners rörelse utan att störa deras dynamik, säger László Veisz.

Attosekundlaserteknik möjliggör studier med extrem tidsupplösning som kan ge unik information om materia och kontrollera reaktioner inuti materia. Studierna förväntas kunna flytta fram forskningsfronten inom områden som optisk elektronik och strukturbestämning inom biomedicin.

Artikel:
Tabletop nonlinear optics in the 100-eV spectral region

Kontakt:
László Veisz, 090-786 66 62, laszlo.veisz@umu.se

László Veisz är föreståndare för RElativistic Attosecond physics Laboratory (REAL) vid Umeå universitet.

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Nu kan vi filma elektroner i realtid

 lästid ~ 1 min