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阿秒脈沖應(yīng)用包括在亞原子級(jí)別上探測(cè)超快物理現(xiàn)象的動(dòng)力學(xué)。

慕尼黑路德維希馬克西米利安大學(xué)，馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所和瑞典Ume?大學(xué)的物理學(xué)家首次利用由相對(duì)論電子組成的等離子體產(chǎn)生孤立和高強(qiáng)度的阿秒激光脈沖。

當(dāng)密集的電子片加速到幾乎光速時(shí)，它就起到反射表面的作用。該團(tuán)隊(duì)表示，這種“等離子鏡”可用于操縱光線。物理學(xué)家已經(jīng)詳細(xì)描述了這種等離子體鏡面效應(yīng)，并利用它產(chǎn)生了孤立的高強(qiáng)度阿秒光脈沖。這項(xiàng)成果已在Nature Communications上發(fā)表。

科學(xué)家們指出：“極其強(qiáng)大的激光脈沖和物質(zhì)之間的相互作用開(kāi)辟了一種全新的方法來(lái)產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間僅為幾百阿秒的超短閃光。這些非常短暫的脈沖可用于在亞原子級(jí)別上探測(cè)超快物理現(xiàn)象的動(dòng)態(tài) 。“

新方法

用于產(chǎn)生阿秒脈沖的傳統(tǒng)方法基于近紅外激光與諸如氖或氬之類的惰性氣體原子中的電子的相互作用。但是德國(guó)和瑞典創(chuàng)造的新方法已經(jīng)產(chǎn)生了一種新的策略來(lái)產(chǎn)生孤立的阿秒脈沖。

在第一步中，讓極其強(qiáng)大的飛秒激光脈沖與玻璃相互作用。激光使玻璃表面蒸發(fā)，使其組成原子電離并將釋放的電子加速到相當(dāng)于光速的可觀部分的速度。

由快速移動(dòng)的電子組成的高密度等離子體像一面鏡子一樣在與脈沖激光相同的方向上傳播。一旦電子達(dá)到接近光速的速度，它們就會(huì)變得相對(duì)，并開(kāi)始響應(yīng)激光場(chǎng)而振蕩。

隨后的等離子體鏡的周期性變形與反射的光波相互作用，產(chǎn)生孤立的阿秒脈沖。這些脈沖在光譜的極紫外區(qū)域（20-30nm，40-60eV）具有大約200的估計(jì)持續(xù)時(shí)間和波長(zhǎng)。

與使用較長(zhǎng)激光脈沖產(chǎn)生的阿秒脈沖相比，由等離子體鏡效應(yīng)產(chǎn)生的那些脈沖和具有少量光學(xué)循環(huán)持續(xù)時(shí)間的激光脈沖可以通過(guò)波形精確控制。這使研究人員能夠觀察生成過(guò)程的時(shí)間過(guò)程; 等離子鏡的振蕩。值得注意的是，這些脈沖更強(qiáng)烈，即它們包含的光子遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于標(biāo)準(zhǔn)方式可獲得的光子。

強(qiáng)度增加

增加的強(qiáng)度使得可以實(shí)時(shí)更精確地測(cè)量亞原子粒子的行為。阿秒光脈沖主要用于映射電子運(yùn)動(dòng)，從而提供對(duì)原子內(nèi)基本過(guò)程動(dòng)力學(xué)的見(jiàn)解。

阿秒光閃爍的強(qiáng)度越高，關(guān)于物質(zhì)內(nèi)粒子運(yùn)動(dòng)的信息就越多。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明等離子體鏡效應(yīng)產(chǎn)生明亮的阿秒光脈沖，這項(xiàng)新研究的作者開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)，使物理學(xué)家能夠更深入地探索量子世界的奧秘。

英文原文來(lái)源：Optics.org