Wetenschappers beheersen quantumtoestanden met laserprecisie voor verbeterde controle van elektron-fotonrelaties

AmsterdamEen internationaal team van wetenschappers, geleid door Dr. Lukas Bruder van de Universiteit van Freiburg, heeft een manier ontdekt om hybride elektron-foton quantumsystemen in helium-atomen beter te beheersen. Zij hebben een techniek ontwikkeld waarbij intense extreme ultraviolet (EUV) lichtpulsen worden gebruikt. Deze methode, waarbij gebruik wordt gemaakt van de FERMI vrije-elektronenlaser in Triëst, Italië, biedt nieuwe mogelijkheden voor fundamenteel quantumonderzoek.

De studie onderzoekt "aangeklede toestanden," die speciale toestanden zijn die ontstaan wanneer atomen worden blootgesteld aan extreem sterke laserlicht. Deze toestanden komen voor wanneer de lasersterkte tussen de tien en honderd biljoen watt per vierkante centimeter ligt, wat de normale energieniveaus van elektronen in atomen verandert. Het genereren van laserpulsen met dergelijke kracht in slechts een biljoenste van een seconde vereist geavanceerde technologie en nauwkeurige controle van verschillende instellingen.

• Intensiteit van laserpulsen
• Energieniveaus van elektronen
• Tijdschema en duur van pulsen
• Kleurcomponenten van laserstraling

Vrije-elektronenlasers zoals FERMI zijn van groot belang voor het produceren van EUV-straling, met een golflengte van minder dan 100 nanometer. Deze technologie stelt wetenschappers in staat om elektronische toestanden te wijzigen op manieren die met zichtbaar licht niet mogelijk waren. Door gebruik te maken van een "zaadlaserimpuls" kon het team de emissie nauwkeurig afstemmen en controle krijgen over de kortstondige kwantumtoestanden.

Lees ook:

Gisteren · 22:42

Nieuwe inzichten: onverwachte gevolgen van catch-and-releasevisserij op visgedrag en populaties

Wetenschappers hebben nu een betere controle over quantumtoestanden, wat belangrijke gevolgen kan hebben. Deze vooruitgang maakt een dieper onderzoek naar kwantumsystemen mogelijk en verrijkt ons begrip van het gedrag van atomen. Deze doorbraken kunnen nuttig zijn in gebieden waar precieze atoomcontrole nodig is, zoals chemisch onderzoek en nanotechnologie.

Het verbeteren van de capaciteit om deze toestanden te creëren en beheren kan experimenten met vrije-elektronenlasers efficiënter maken. Deze efficiëntie kan tijd en middelen besparen en ons helpen ontdekkingen te doen die voorheen onmogelijk waren. Betere beheersing op kwantumniveau kan leiden tot nieuwe materialen of technologische innovaties zoals quantumcomputing.

Deze studie bevordert de kwantummechanica en bereidt de weg voor toekomstige technologische ontwikkelingen. Door inzicht te krijgen in extreme toestanden van materie en energie effenen wetenschappers het pad voor nieuwe technologieën die nog maar net worden ingebeeld.