p Um novo protocolo de medição, desenvolvido na TU Wien (Viena), torna possível medir a fase quântica dos elétrons - um passo importante para a física do attossegundo. p É como um microscópio para o tempo:os métodos atuais da física attosegundo nos permitem medir intervalos de tempo extremamente curtos. Com a ajuda de pulsos curtos de laser, os processos físicos podem ser investigados em uma escala de tempo de attossegundos - isto é, bilionésimos de bilionésimo de segundo.

p Por exemplo, é possível estudar como um único átomo é ionizado e como um elétron sai do átomo. O elétron não se comporta simplesmente como uma partícula semelhante a um ponto, mas suas propriedades de onda física quântica desempenham um papel importante:o elétron é na verdade uma onda de elétrons que oscila em uma escala de tempo extremamente curta - e em uma escala de comprimento minúscula. É um grande desafio medir a duração do ciclo de tal oscilação, mas é ainda mais difícil determinar sua fase:qual é exatamente a batida que a oscilação do elétron segue? Se um elétron pode ser ionizado de duas maneiras diferentes, ambas as ondas de elétrons oscilarão em uníssono perfeito, ou haverá um pequeno atraso (ou seja, uma mudança de fase)? Uma equipe da TU Wien (Viena) e do CREOL College da University of Central Florida agora, teoricamente, projetou um protocolo que permite a medição da fase de tais ondas de elétrons. Isso permite um novo, melhor visualização de fenômenos importantes usados ​​em fotossensores ou fotovoltaicos.

p Os elétrons estão fora de sincronia?

p "Qualquer onda consiste em cristas e vales de onda - e a fase da onda nos diz em quais pontos no espaço e no tempo eles estão localizados, "diz Stefan Donsa, que desenvolveu o novo método de medição, trabalhando em sua dissertação no grupo de pesquisa do Prof. Joachim Burgdörfer (Instituto de Física Teórica, TU Wien). "Se duas ondas quânticas se sobrepõem de tal forma que cada pico de onda de uma onda encontra um pico de onda da outra onda, então eles se somam. Mas se você mudar uma das ondas um pouco de modo que a crista de uma onda seja sobreposta com a depressão da outra onda, eles também podem cancelar. "Portanto, as mudanças de fase desempenham um papel muito importante na física quântica.

p É semelhante a encontrar o ritmo certo na música:não basta dois músicos tocarem no mesmo tempo. Suas batidas também devem coincidir exatamente no tempo, sem qualquer mudança de fase no meio. Para isso, você precisa de um relógio de referência, como um condutor ou um metrônomo. O protocolo de medição quântica recém-desenvolvido usa algo semelhante:um processo atômico serve como referência para o outro.

p Um ou dois fótons

p "Em simulações de computador, estudamos átomos de hélio que são ionizados por pulsos de laser em diferentes energias, "diz Iva Brezinova." O átomo de hélio pode absorver um fóton do pulso de laser e emitir um elétron. Este elétron, então, tem uma fase específica, o que é extremamente difícil de medir. "

p O truque do método recém-desenvolvido é adicionar um segundo efeito quântico como um relógio - servindo como um metrônomo quântico, por assim dizer. Em vez de absorver apenas um fóton, o átomo também pode absorver dois fótons de uma vez, sob certas condições. Essa dupla absorção leva ao mesmo resultado final - um elétron voando com uma energia muito específica. Mas desta vez este elétron tem uma fase diferente, e essa diferença pode ser medida.

p Protocolos de medição complicados

p Na física attossegundo não é possível simplesmente criar um filme de um sistema físico quântico com uma câmera. Em vez de, protocolos experimentais complicados têm de ser usados. Vários desses protocolos estão atualmente em uso, mas nenhum deles até agora permitiu a medição direta da fase do elétron.

p O novo protocolo, que agora foi desenvolvido pelas equipes de Viena e Flórida, deve tornar isso possível. "Nosso novo protocolo de medição nos permite traduzir as informações sobre a fase do elétron em sua distribuição espacial, combinando pulsos de laser muito especiais, "explica Stefan Donsa." Usando o tipo correto de pulsos de laser, as informações de fase podem ser obtidas diretamente da distribuição angular dos elétrons. "

p O protocolo experimental recém-proposto foi agora publicado na revista Cartas de revisão física . Agora, cabe experimentar testar os limites deste método, para ver quais informações da mecânica quântica podem ser obtidas na prática usando o novo protocolo.