由国家自然科学研究所 波动器产生同步辐射的示意图
辐射脉冲的时间宽度由电子束的空间展宽决定
辐射脉冲包含由单个电子发射的许多短波(波包)
在本研究中，两个波荡器串联排列以产生波包对
每个波包在2飞秒内只振荡10次
波包对的时间间隔通过在两个波荡器之间用磁铁绕过电子束来调整
信用:NINS/国际监测系统 日本科学家利用同步辐射中的短光波相干对，观察并干涉了氙原子内部电子运动的超快运动
氙由一个被五个嵌套壳层包围的原子核组成，总共含有54个电子，用于闪光灯，它燃烧起来又亮又快
发光电子在十亿分之一秒的时间尺度上移动
然而，快速电子运动比科学家观察到的要慢六个数量级
利用分子科学研究所的同步加速器设备，他们跟踪电子在弛豫过程中的运动，通过从外壳落到内壳来释放能量
这个过程发生在几十亿分之一秒的时间尺度上
一飞秒等于一秒，就像一秒等于3200万年一样
研究人员称，观察和控制这种超快过程的能力可以为下一代实验和应用打开大门
该结果发表在3月17日的《物理评论快报》上
“控制和探测原子和分子在阿秒自然时间尺度上的电子运动是原子物理学和阿秒物理学的前沿领域之一，”论文作者、日本九州同步加速器光研究中心佐贺光源研究员Tatsuo Kaneyasu说
“在这项研究中，我们证明了利用辐射波包的超短特性可以跟踪原子和分子中的超短过程
" 激光技术的最新进展使我们能够产生能够与亚原子过程相互作用的超快或超短双光脉冲
这种干扰可以通过精确调整每个脉冲之间的时间来控制
脉冲激发电子，电子的运动称为电子波包
Kaneyasu和他的团队利用同步加速器辐射实现了这一技术，同步加速器辐射在产生比激光更高能量的光子方面具有巨大优势
上图显示了氙原子内壳层激发态的荧光强度，该强度是通过改变波包对的时间间隔来测量的
下面板显示了上面板中位置a和b的放大视图
由于波包对激发的量子态之间的干涉效应，观察到周期为63阿秒的波动
随着成对的两个波包之间的时间间隔的增加，波动的幅度由于内壳激发态的电子弛豫而衰减
信用:NINS/国际监测系统 “这种被称为‘波包干涉测量法’的方法，现在是研究和操纵物质量子动力学的基本工具，”卡尼亚苏说
“在这项研究中，电子波包是通过在氙原子中叠加一些电子态而产生的
" 两个重叠的电子波包产生量子效应，就像两个重叠的光束产生的光比任何一个单独发出的光都要强一样
“最终目标是控制和探测各种元素的超快电子运动，不仅在气相原子和分子中，而且在凝聚态物质中，”卡尼亚苏说
“同步加速器辐射的这种新能力不仅有助于科学家研究原子和分子过程中的超快现象，还可能在未来功能材料和电子器件的开发中开辟新的应用
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