Forskare bemästrar kvanttillstånd med laserprecision för att förändra atomernas värld

StockholmEtt internationellt forskarteam, lett av Dr. Lukas Bruder från universitetet i Freiburg, har upptäckt ett sätt att bättre styra hybrida elektron-foton-kvanttillstånd i helium-atomer. De har utvecklat en metod som använder intensiva pulser av extremt ultraviolett (EUV) ljus. Denna metod använder sig av FERMI-frielektronlasern i Trieste, Italien, och öppnar nya möjligheter inom grundläggande kvantforskning.

Studien undersöker "påklädda tillstånd", som är speciella tillstånd som skapas när atomer träffas av mycket starkt laserljus. Dessa tillstånd uppstår när laserstyrkan ligger mellan tio och hundra biljoner watt per kvadratcentimeter, vilket förändrar elektronernas normala energinivåer i atomer. Att skapa laserpulser med sådan kraft på endast en triljondels sekund kräver avancerad teknik och noggrann kontroll av olika inställningar.

• Intensiteten hos laserpulser
• Elektronernas energinivåer
• Tidpunkt och varaktighet för pulser
• Färgkomponenter i laserradiation

Frielektronlasrar, såsom FERMI, är avgörande för att generera EUV-strålning med en våglängd under 100 nanometer. Denna teknik gör det möjligt för forskare att förändra elektronernas tillstånd på sätt som inte var möjliga med synligt ljus. Genom att använda en "frölaserpuls" kunde teamet justera emissionen och få kontroll över de kortlivade kvanttillstånden.

Läs också:

Idag · 07:16

Nya insikter: gigantiska sandstormar på Mars kan påverka framtida mänskliga expeditioners säkerhet

Forskare kan nu kontrollera kvanttillstånd bättre än tidigare, vilket kan ha betydande konsekvenser. Denna utveckling gör det möjligt att studera kvantsystem mer ingående och förbättrar vår förståelse av atomers beteende. Dessa genombrott kan vara användbara i områden som kräver exakt atomkontroll, som kemisk forskning och nanoteknologi.

Att förbättra förmågan att skapa och hantera dessa tillstånd kan göra experiment med fria elektronlasrar mer effektiva. Denna effektivitet kan spara tid och resurser samt hjälpa oss att göra upptäckter som tidigare var omöjliga. Bättre kontroll på kvantnivå kan leda till nya material eller framsteg inom tekniker som kvantdatorer.

Denna studie utvecklar kvantmekanik och förbereder för framtida teknologiska framsteg. Genom att förstå extrema tillstånd av materia och energi banar forskarna väg för nya teknologier som bara börjar föreställas.