NYHET Umeåforskaren László Veisz har tillsammans med tyska kollegor utvecklat en avancerad laser med så extremt korta och intensiva ljusblixtar att den saknar motstycke. Den nya lasertekniken öppnar dörren för att i realtid kunna filma elektroners rörelser i de innersta elektronskalen av en atom med attosekunders upplösning. Resultaten är publicerade i tidskriften Optica.
Två fotoner från en XUV attosekundpuls absorberas (lila klot) av kärnelektroner i gasen xenon (atomkärna med grönt moln) och resulterar i emission av fyra elektroner (gröna klot). Denna icke-linjära process som upptäckts på labb utgör grunden för att filma elektrondynamik i xenon.
– Ingen forskargrupp har tidigare lyckats generera attosekundpulser med den fotondensitet som krävs i det extrema ultravioletta (XUV)spektrumet för att filma elektroner, , säger László Veisz, professor på Institutionen för fysik vid Umeå universitet som lett studien.
En attosekund varar i exakt en milliardel av en milliardels sekund. Det är de kortaste ljus- och elektronpulser som någonsin skapats.
Det forskarteamet har gjort är att skala upp en redan existerande attosekundteknik, och för det syftet utveckla de en laser som skickar ut 100 gånger fler fotoner per puls än ett konventionellt lasersystem.
I de första experimentserierna skickas attosekundpulserna genom xenongas. Här kunde forskarna se att två fotoner interagerande och joniserade innerskalelektroner. I tidigare attosekundexperiment har det bara varit möjligt att observera interaktion mellan innerskalelektroner och en ensam XUV-foton.
– Experiment där det är möjligt för innerskalelektroner att interagera med två XUV-attosekundpulser kallas ofta för den heliga gralen inom attosekundfysik. Anledningen är att fenomenet gör det möjligt att filma elektroners rörelse utan att störa deras dynamik, säger László Veisz.
Attosekundlaserteknik möjliggör studier med extrem tidsupplösning som kan ge unik information om materia och kontrollera reaktioner inuti materia. Studierna förväntas kunna flytta fram forskningsfronten inom områden som optisk elektronik och strukturbestämning inom biomedicin.
László Veisz är föreståndare för RElativistic Attosecond physics Laboratory (REAL) vid Umeå universitet.
Läs artikeln Laser-laboratorium i världsklass byggs på campus
B. Bergues et al.; Tabletop nonlinear optics in the 100-eV spectral region, Optica, Vol.5, 237 (2018).
https://doi.org/10.1364/OPTICA.5.000237
László Veisz, professor på Institutionen för fysik vid Umeå universitetTelefon: 090-786 66 62
E-post: laszlo.veisz@umu.se
Pressbild. Foto: Mattias Pettersson
Redaktör: Ingrid Söderbergh