Исследователи из Ольденбургского университета создали необычное трехмерное световое поле, способное управлять электронами способами, недоступными обычным лазерам. Для этого ученые использовали два лазерных импульса продолжительностью около 20 фемтосекунд.
Импульсы имели разные длины волн — около 929 и 720 нанометров — и пересекались под углом 45 градусов. Их электрические поля складывались таким образом, что результирующее поле колебалось сразу во всех трех пространственных направлениях. Изменяя поляризацию лазеров, исследователи могли управлять его формой.
Возможности технологии проверили на атомах калия. Трехмерное световое поле переводило электроны в более высокие энергетические состояния, после чего часть из них выбивалась из атомов для последующего анализа. Это позволило не только зарегистрировать переход электрона, но и восстановить пространственную структуру его квантового состояния.
Ученые также изменяли задержку между сверхкороткими импульсами, получая последовательность своеобразных «кадров». Благодаря этому экспериментальная установка позволяет наблюдать за изменением электронных состояний на фемтосекундных временных масштабах.
В перспективе трехмерные световые поля могут использоваться для исследования более сложных атомов и молекул. Особенно интересным направлением ученые считают хиральные молекулы, существующие в двух зеркальных формах. К ним относятся многие аминокислоты и лекарственные соединения, причем разные формы одной молекулы способны по-разному взаимодействовать с организмом.
Новая методика расширяет возможности управления взаимодействием света и материи и может стать инструментом для непосредственного наблюдения за сверхбыстрыми квантовыми процессами.
