Merilni čas brez ure

How to SUPER CLEAN your Engine Bay (Julij 2019).

Anonim

Znanstveniki EPFL so lahko izmerili ultrashort časovni zamik pri fotografiranju elektronov brez uporabe ure. Odkritje ima pomembne posledice za temeljne raziskave in najsodobnejšo tehnologijo.

Ko svetloba sije na določenih materialih, povzroči, da oddajajo elektrone. To se imenuje "photoemission", ki ga je leta 1905 razložil Albert Einstein, ki mu je podelil Nobelovo nagrado. Toda šele v zadnjih nekaj letih, z napredkom v laserski tehnologiji, so znanstveniki lahko pristopili k neverjetno kratkim časovnim obdobjem fotoemisije. Raziskovalci v EPFL-u so zdaj določili zamudo v milijardemdesetem milijardah sekunde v fotoemisiji z merjenjem spina fotomitiranih elektronov brez potrebe po ultra-kratkih laserskih impulzih. Razkritje je objavljeno v fizičnih preglednih pisemah.

Photoemission

Fotoemisija se je izkazala za pomemben pojav, ki je bila podlaga za vrhunske tehnike spektroskopije, ki znanstvenikom omogočajo, da preučujejo lastnosti elektronov v trdnem stanju. Ena taka lastnost je spin, notranja kvantna lastnost delcev, zaradi katere so videti kot da se vrtijo okrog svoje osi. Stopnja, do katere je ta os poravnana v določeno smer, se imenuje spinova polarizacija, kar daje nekaj materialov, kot so železo, magnetne lastnosti.

Čeprav je bil dosežen velik napredek pri uporabi fotoemisijske in spinske polarizacije fototopskih elektronov, časovno obdobje, v katerem poteka ta celoten proces, ni bilo podrobno raziskano. Skupna predpostavka je, da ko svetloba doseže material, se elektroni vzburjajo in oddajajo. Vendar novejše študije, ki uporabljajo napredne laserske tehnologije, so to izpodbijale, kar kaže, da je dejanska časovna zakasnitev na obsegu atosekund.

Čas brez ure

Laboratorij Hugo Dila v EPFL, s kolegi v Nemčiji, je pokazal, da je med fotoemisijo spinova polarizacija oddanih elektronov lahko povezana z atosekundnim časovnim zamikom fotoemisije. Še pomembneje, to so pokazali brez potrebe po eksperimentalnih časovnih ločitvah ali meritvah - v bistvu, brez potrebe po uri. Da bi to naredili, so znanstveniki uporabili vrsto fotoemisijske spektroskopije (SARPES) za merjenje spina elektronov, ki jih oddaja fotografija iz kristala bakra.

"Z laserji lahko neposredno merite časovno zakasnitev med različnimi procesi, vendar je težko določiti, kdaj se začne postopek - čas nič", pravi Mauro Fanciulli, doktorica Dilove skupine in prvi avtor na papirju. "Toda v našem eksperimentu merimo čas posredno, zato nismo imeli tega problema - dostopali bi lahko do enega najkrajših časovnih mer, ki smo jih kdaj merili. Dve tehniki (centrifuge in laserji) so komplementarni in skupaj lahko prinesejo povsem novo področje informacij. "

Podatki o časovnem obdobju fotoemisije so vključeni v valovno funkcijo oddanih elektronov. To je kvantni opis verjetnosti, v katerem koli danem elektronu je mogoče najti v določenem času. Z uporabo SAPRES-a so znanstveniki lahko izmerili spin elektrona, kar jim je omogočilo dostop do lastnosti valovne funkcije.

"Delo je dokaz načela, ki lahko sproži nadaljnje temeljne in uporabne raziskave, " pravi Hugo Dil. "Obravnava temeljno naravo časa samega in bo pomagal razumeti podrobnosti procesa fotoemisije, lahko pa ga uporabimo tudi pri fotometrični spektroskopiji na materialih, ki jih zanimajo." Nekateri od teh materialov vključujejo grafene in visokotemperaturne superprevodnike, ki jih bodo Dil in njegovi kolegi nadaljevali.

menu
menu