Ritardo di zeptosecondi del tempo di nascita nella fotoionizzazione molecolare

La fotoionizzazione è uno dei processi fondamentali di interazione luce-materia in cui l'assorbimento di un fotone lancia la fuga di un elettrone. La scala temporale di questo processo pone molte domande aperte

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Vi è attualmente un notevole interesse per gli studi sperimentali di vari processi ultraveloci. Di particolare interesse sono le dinamiche in tempo reale della fotoionizzazione, uno dei processi più fondamentali causati dall’interazione luce-materia, in cui l’assorbimento di un fotone porta all’espulsione di un elettrone e alla formazione di anione. Utilizzando una tecnica interferometrica con elettroni, Grundmann et al. riportano un ritardo del tempo di nascita dell’ordine di poche centinaia di zeptosecondi tra due emissioni di elettroni dai due lati dell’idrogeno molecolare, che viene interpretato come il tempo di viaggio del fotone attraverso la molecola. La tecnica proposta è generalmente applicabile a sistemi più complessi e ulteriori studi sono necessari per supportare questa interpretazione.
La fotoionizzazione è uno dei processi fondamentali di interazione luce-materia in cui l’assorbimento di un fotone lancia la fuga di un elettrone. La scala temporale di questo processo pone molte domande aperte. Gli esperimenti hanno trovato ritardi nel dominio degli attosecondi (10-18 secondi) tra l’espulsione di elettroni da orbitali diversi, da bande elettroniche diverse o in direzioni diverse. Nello studio in oggetto si dimostra che, attraverso un orbitale molecolare, l’elettrone non viene lanciato allo stesso tempo. Piuttosto, il tempo di nascita dipende dal tempo di viaggio del fotone attraverso la molecola, che è di 247 zeptosecondi (1 zeptosecondo = 10 −21secondi) per la lunghezza media del legame dell’idrogeno molecolare. Utilizzando una tecnica interferometrica con elettroni, è stato risolto questo ritardo del tempo di nascita tra l’emissione di elettroni dai due centri della molecola di idrogeno.
Le nuove osservazioni consentono ai fisici di assistere all’interazione tra luce e materia a un livello completamente nuovo. I fisici proiettano particelle di raggi X sulle molecole di idrogeno nel gas. Quando ogni fotone passa attraverso una molecola di idrogeno, allontana gli elettroni da un atomo di idrogeno e poi da un altro atomo di idrogeno.
Poiché gli elettroni possono esibire un comportamento simile a un’onda, così i due eventi di impatto di elettroni e fotone proliferano e integrano l’onda elettronica, simile a una pietra che salta due volte la superficie calma dello stagno formato ondulazione. Le creste e le depressioni dell’onda formano un modello di interferenza sovrapposto, i ricercatori utilizzano una tecnica chiamata microscopio a reazione nel modello di interferenza.
Se allo stesso tempo si forma un’onda elettronica, il modello di interferenza sarà simmetrico attorno al centro della molecola idrogeno. Il collaboratore della ricerca, il fisico Sven Grundmann dell’Università Johann Wolfgang Goethe di Francoforte, Germania afferma che a causa della formazione di un’onda elettronica prima di un’altra onda elettronica, e altro ancora Il tempo si dilata, quindi il diagramma d’onda si sposta verso la seconda onda elettronica., e altro ancora il tempo si dilata, quindi il diagramma d’onda si sposta verso la seconda onda elettronica.
Questa modifica consente ai ricercatori di calcolare il ritardo di 247zs tra l’emissione di due onde elettroniche. I risultati dei calcoli basati sulla velocità della luce e sul diametro noto delle molecole di idrogeno sono coerenti con le aspettative del team.

Il tempo richiesto a un singolo fotone per passare attraverso una molecola di idrogeno è il più breve nella storia

Di particolare interesse sono le dinamiche in tempo reale della fotoionizzazione, uno dei processi più fondamentali causati dall’interazione luce-materia, in cui l’assorbimento di un fotone porta all’espulsione di un elettrone e la formazione di anione.
Utilizzando una tecnica interferometrica con elettroni, Grundmann riporta un ritardo del tempo di nascita dell’ordine di alcune centinaia di zeptosecondi tra due emissioni di elettroni dai due lati dell’idrogeno molecolare, che viene interpretato come il viaggio tempo del fotone attraverso la molecola. La tecnica proposta è generalmente applicabile a sistemi più complessi e ulteriori studi sono necessari per supportare questa interpretazione.
La fotoionizzazione è uno dei processi fondamentali di interazione luce-materia in cui l’assorbimento di un fotone lancia la fuga di un elettrone. La scala temporale di questo processo pone molte domande aperte. Gli esperimenti hanno riscontrato ritardi nell’attosecondo (10-18 secondi) dominio tra l’espulsione di elettroni da orbitali diversi, da bande elettroniche diverse o in direzioni diverse.
Attraverso un orbitale molecolare, l’elettrone non viene lanciato contemporaneamente. Piuttosto, l’ora di nascita dipende dal tempo di viaggio di il fotone attraverso la molecola, che è 247 zeptosecondi (1zeptosecondo=10−21 secondi) per la lunghezza media del legame dell’idrogeno molecolare. Utilizzando una tecnica interferometrica elettronica, risolviamo questo ritardo del tempo di nascita tra l’emissione di elettroni dai due centri della molecola di idrogeno.

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