也就是说,当原子吸收光时,它们首次成功地跟踪离开原子附近的电子。在类似于获取过程的“快照”的方式中,他们能够了解每个电子的独特动量如何在极短的时间内发生变化,以逃离其主体原子并成为自由电子。

在“自然物理学”杂志上,研究人员写道,在如此精细的细节中跟随电子是控制电子在物质内部行为的第一步 - 因此是漫长而复杂的道路上的第一步,最终可能导致创造新状态的能力随意的事情。

一个直接后果是,研究人员现在可以对来自不同原子的电子的量子力学行为进行分类,项目负责人路易斯·迪马罗解释说 ,他是俄亥俄州立大学的物理学教授Hagenlocker 。

“现在我们可以看一个电子并破译它的早期历史。我们可以问,如果它来自氦原子或氖原子有什么不同,例如,“他说。

但研究人员的最终目标是将量子力学系统(适用于超小世界)映射到更大的尺度,这样他们最终可以指导亚原子粒子在分子内的运动。

“如果你想到我们拍摄的每张快照作为电影中的一个帧,也许有一天我们可以在一个特定的帧停止电影并改变接下来发生的事情 - 例如,用光线戳电子并改变它的方向。这就像进入化学反应并使反应以不同于自然的方式发生,“DiMauro说。

基本上,他和物理学博士生 Dietrich Kiesewetter 及其同事已经证明,用于研究自由电子的成熟实验室技术可用于研究尚未完全自由的电子,而不是在离开原子的过程中。

当电子能够感受到来自原子核和相邻电子的亚原子力的拉动时,电子表现出不同的行为,并且当它们离原子越远时,这些力就会减弱。虽然自由度小于飞秒(一千万亿分之一秒),但这项研究表明,当电子失去与原子的各个部分的接触时,电子的动量会如何变化多次。这些变化发生在阿秒的范围内(飞秒的千分之一,或一秒的五分之一)。

研究人员使用的技术称为RABBITT,或通过干扰双光子跃迁重建阿秒击打,它涉及用光照射气体中的原子以揭示量子力学信息。它已存在近15年,已成为研究在非常短的时间尺度内发生的过程的标准程序。

然而,并非所有来自RABBITT的量子力学信息都是可用的,或者至少并非所有这些信息都被认为是可用的。这就是他们称之为RABBITT +技术版本的原因。

“我们正在使用其他人扔掉的信息,这些信息来自靠近原子核的部分,因为数据似乎总是太复杂而无法破译,”DiMauro说。“我们开发了一个模型,显示我们可以从更复杂的信息中提取一些简单但重要的信息。”

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