Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Ekstremt korte og spesielt formede elektronpulser for materialstudier

Anonim

Vår verden består i utgangspunktet av atomer og elektroner. De er svært små og beveger seg veldig raskt i tilfelle prosesser eller reaksjoner. Selv om det er mulig å se atomer i dag, for eksempel med moderne elektronmikroskop, trenger sporing av atombevegelser ultralydsmålingsperioder i femtosekund og attosekundsområdet også. Slike ekstremt hurtige "kamerautløserhastigheter" kan nås via ultrashort elektronpulser, som er kortere enn tidsskalaen til bevegelsen. Jo kortere pulsen, jo høyere oppløsningen. Like viktig for eksperimenter er imidlertid en spesiell forming av elektronpulser i rom og tid, tilpasset egenskapene til stoffet i spørsmålet.

annonse


Konstanz-fysikeren, professor Peter Baum og hans team, lyktes nå å plassere og kontrollere ultralyd elektronpulser direkte ved hjelp av lyssyklusene av laserlys i stedet for de tidligere brukte mikrobølgene. Resultatet er ikke bare en forkortet pulsvarighet, men forskerne var også i stand til å "vippe" pulser, det vil si at de løper i en annen retning enn vertikalt til pulsfronten. Disse funnene har blitt publisert i den nåværende utgaven av det vitenskapelige tidsskriftet Physical Review Letters.

Tiltede elektronpulser gir et stort potensial for materialstudier der de grunnleggende endringene varer bare femtosekunder eller attosekunder - perioder mellom 10-15 og 10-18 sekunder. Disse tider tilsvarer perioden med atomoscillasjoner i krystaller og molekyler, eller til perioden for en individuell lysoscillasjon. Tiltede pulser er også svært relevante for frielektronlasere for å produsere mer intense og kortere røntgenblinkere for analyse av ultrafaste prosesser. "Våre resultater viser at vi nå kan forme og kontrollere elektronpulser som eklektisk som laserpulser, ved bildeoppløsningen av moderne elektronmikroskopi, " oppsummerer Peter Baum.

I følge kvantemekanikk kommer egenskapene til partikler i minste skala i par, for eksempel posisjon og momentum i usikkerhetsprinsippet. Og i tilfelle vipper? I laseroptikk har det lenge vært kjent at de forskjellige farger må gå i forskjellige retninger. I deres eksperimenter demonstrerte forskerne fra Konstanz og München nå at disse gamle lovene om laseroptikk også gjelder for materiens bølge av elektroner, selv om elektronene har hvilemasse og ikke er sammenhengende som laserlys.

Det er sannsynlig at disse målte relasjonene mellom puls tilt og vinkel dispersjon er generelt gyldige for alle bølge fenomener i fysikk. I den forstand er den romlige og tidsmessige utformingen av elektronpulser som forskerne nå har oppnådd, ikke bare praktisk bruk for ultrafast materialeforskning, men er også fundamentalt interessant for fysikk generelt.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Universitetet i Konstanz . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Dominik Ehberger, Andrey Ryabov, Peter Baum. Tilted Electron Pulse . Fysisk gjennomgangstavler, 2018; 121 (9) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.121.094801