光和物質的相互作用：「完美」的阿秒激光實驗

據《科學日報網站》2017年6月20日報道，使用超快脈衝激光的新型實驗正在變革激光物理學研究，這種阿秒級脈衝激光可使研究人員以前所未有的深度了解物質結構，分析原子、分子和凝聚態中電子的特性和動力學過程。

藉助「阿秒實驗」，來自日本早稻田大學、加拿大國家研究委員會和德國馬克思-波恩非線性光學和短脈衝光譜研究所（MBI）的物理學家已經成功測量電離後電子的動力學行為，並用量子力學波函數進行描述。相關研究結果現已發表在最新一期的《科學》雜誌上。

阿秒等於10的負18次方秒。 阿托光脈衝可以深刻地改變物質的狀態與特性。通過阿秒光脈衝，電子可以被激發到更高的能級（較高的軌道），這些激發態電子的能量分別為一系列不連續的數值，即電子能量、自旋狀態可用一系列不連續的量子數來表述。如果阿秒光脈衝轉移到電子上的能量足夠高，那麼電子甚至可以完全脫離原子核束縛，使原子電離，電子則可飛向檢測器。

在新的阿秒脈衝實驗中，科學家們完全測量了離子所釋放電子的所有量子數，實際上就是測量了釋放電子的波函數，這就是為什麼這個實驗可以被稱為「完美的」阿秒實驗的原因。

論文共同作者、MBI總監Marc Vrakking博士說：「阿秒科學研究還處於起步階段。由於超短脈衝激光技術的最新發展，這種實驗已經成為可能，阿秒實驗使我們能夠全面地測量吸收光後物質的變化，相關測量結果對量子物理的基礎研究作出了重要的貢獻。」

電子是使電力成為可能的基本粒子。 例如，電離是太陽能電池運行的基礎：太陽光照射使硅原子釋放電子，從而產生電流。本次實驗使用激光脈衝使原子釋放電子，研究人員測量原子和電子的狀態如何改變並用量子力學波函數加以描述。激光器不僅在本實驗中起到核心作用，而且在造船、飛機製造等裝備製造業，計算機晶元、信息存儲和傳輸等電子行業，以及醫療診斷等行業都有廣泛的應用。

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