首次觀測到電子飛離原子過程

首次觀測到電子飛離原子過程

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)10月12日報道，研究人員通過朝一個原子發(fā)射一束強(qiáng)烈的激光脈沖，首次實時觀測到了原子最外層的電子從原子中噴射而出的情景。研究人員表示，這項新方法有望讓科學(xué)家制備出效率更高的電子設(shè)備，將電子數(shù)據(jù)處理過程推向更高的層次。

美國加州大學(xué)伯克利分校、德國馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所和美國能源部下屬的勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員在超快激光專家斯蒂芬·萊翁的領(lǐng)導(dǎo)下，在不足4飛秒（一秒的一千萬億分之一）的時間內(nèi)，朝一個氪原子施加了超快速的超紫外線激光脈沖，其持續(xù)時間只有150阿秒（微微微秒，飛秒的千分之一），并觀測和拍攝到了氪原子最外層電子的運(yùn)動過程。

圖片顯示，施加了激光脈沖后，氪原子外層的一個電子從原子中噴射出來，留下來的“原子”外殼擁有了一個高度“興奮”的帶正電空穴。

這項對電子運(yùn)動的研究有望使科學(xué)家更好地控制一些過程，從而促進(jìn)高速電子學(xué)的發(fā)展。萊翁解釋道，如果我們想要理解高速電子學(xué)，我們需要想方設(shè)法改變化學(xué)反應(yīng)中的分子鍵，改變固體內(nèi)以及化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時電子的運(yùn)動狀態(tài)，而要想做到這一點(diǎn)，只能通過“凝固時間”，即讓整個過程在飛秒時間內(nèi)完成才行。

負(fù)責(zé)該實驗的美國空軍實驗室項目主管邁克爾·伯曼認(rèn)為，新技術(shù)是阿秒脈沖能夠探測電子運(yùn)動情況的有力保障，并將為科學(xué)家在更快的時間規(guī)模上探測基本的物理過程打開一扇新窗口。

伯曼也指出，新技術(shù)可用來探測物質(zhì)和半導(dǎo)體中的電子運(yùn)動情況，幫助理解電子損失的過程并減少電子損失，以制造出效率更高的電子設(shè)備和其他設(shè)備，比如太陽能電池等；并且將電子數(shù)據(jù)處理推向最高的層面。