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量子隧穿的电子首次被观察到
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德国科学家在最新一期英国《自然》杂志上发表论文介绍说，他们最近首次测量到通过量子通道“逃离”原子的电子，而且发现每个电子“逃离”的速度极为惊人。 电子带负电荷，在带正电荷的原子核的吸引下被束缚在原子内部。就经典物理学而言，如果电子没有在一段时间内获得足够的能量，它就无法“逃离”原子核的束缚。但量子力学可以提供另一种方法，电子可以直接通过量子通道逃脱出来。科学家比喻说，这好比站在一座山前的人们需要到达山的另外一边，通常情况下只能翻越山岭，但量子世界里还有另外一种可能，即通过“隧道”直接抵达山的另一边。 量子通道在微观世界普遍存在，但这一现象迄今仍未被观测到，原因是原子在失去电子后迅速从外界环境又找回新的电子进行补充，其过程过于短暂，任何传统方法都无法测量。不过，近年来光学研究的进步，为观测这一现象提供了有力工具。 德国马克斯•普朗克量子光学研究所的弗伦克•克劳兹介绍说，光学研究已经迈进了阿秒（１阿秒为百亿亿分之一秒）领域，这为测量电子通过量子通道“逃离”提供了方法。 克劳兹领导的研究人员用两种精心设计成同步的阿秒级激光脉冲——紫外线脉冲和红外线脉冲——攻击氖原子，紫外线脉冲通过提升电子能量为电子“逃离”氖原子做好准备，但这一能量不足以使电子按照经典物理学描述的方式脱离原子。然后研究人员在红外线脉冲中设计３个峰值，以抵消来自原子核的吸力，这就给电子提供了３个“逃离窗口”。不过，由于所选用的脉冲是阿秒级的，因此“逃离窗口”开启时间非常短暂，只有通过量子通道的电子才有可能成功“逃离”。 结果发现，在这３个“逃离窗口”都能够测量到从原子“逃离”出来的自由电子，这就证明了单个电子可以在极短的时间内实现“逃离”，也进一步证明量子通道确实存在。 来源：新华网 发布时间：2007年4月9日 |
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Nature 446, 627-632 (5 April 2007) Attosecond real-time observation of electron tunnelling in atoms M. Uiberacker1,2, Th. Uphues3, M. Schultze2, A. J. Verhoef2,4, V. Yakovlev1, M. F. Kling5, J. Rauschenberger1,2, N. M. Kabachnik3,6, H. Schröder2, M. Lezius2, K. L. Kompa2, H.-G. Muller5, M. J. J. Vrakking5, S. Hendel3, U. Kleineberg1, U. Heinzmann3, M. Drescher7 & F. Krausz1,2,4 Department für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, Am Coulombwall 1 Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Strasse 1, D-85748 Garching, Germany Fakultät für Physik, Universität Bielefeld, Universitätsstrasse 25, D-33615 Bielefeld, Germany Technische Universität Wien, Gusshausstrasse 27, A-1040 Vienna, Austria FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (AMOLF), Kruislaan 407, 1098 SJ, Amsterdam, The Netherlands Institute of Nuclear Physics, Moscow State University, Moscow 119992, Russia Institut für Experimentalphysik, Universität Hamburg, Luruper Chaussee 149, D-22671 Hamburg, Germany Correspondence to: M. Uiberacker1,2F. Krausz1,2,4 Correspondence and requests for materials should be addressed to M.U. (Email: matthias.uiberacker@mpq.mpg.de) or F.K. (Email: ferenc.krausz@mpq.mpg.de). Top of pageAbstractAtoms exposed to intense light lose one or more electrons and become ions. In strong fields, the process is predicted to occur via tunnelling through the binding potential that is suppressed by the light field near the peaks of its oscillations. Here we report the real-time observation of this most elementary step in strong-field interactions: light-induced electron tunnelling. The process is found to deplete atomic bound states in sharp steps lasting several hundred attoseconds. This suggests a new technique, attosecond tunnelling, for probing short-lived, transient states of atoms or molecules with high temporal resolution. The utility of attosecond tunnelling is demonstrated by capturing multi-electron excitation (shake-up) and relaxation (cascaded Auger decay) processes with subfemtosecond resolution. [ Last edited by boruwei on 2007-4-14 at 07:18 ] |
4楼2007-04-13 23:51:37
5楼2007-04-14 22:44:15
6楼2007-04-23 20:51:22
7楼2007-04-24 09:19:21
8楼2007-05-06 17:34:06
9楼2007-05-06 21:12:55
10楼2007-06-26 09:32:38