近日，精密測(cè)量院柳曉軍研究團(tuán)隊(duì)在阿秒物理領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)提出了一種名為“偏振門阿秒鐘”的新方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)原子電離中電子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)的超快探測(cè)。相關(guān)成果發(fā)表在物理學(xué)權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上，同時(shí)被遴選為編輯推薦文章(Editors' Suggestion)。
 

　　在阿秒時(shí)間尺度上揭示物質(zhì)內(nèi)部電子動(dòng)力學(xué)規(guī)律，是認(rèn)識(shí)和理解自然界諸多超快光物理和光化學(xué)過(guò)程的重要物理基礎(chǔ)。為此，2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)被授予在阿秒物理研究領(lǐng)域做出杰出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。在眾多阿秒測(cè)量譜學(xué)技術(shù)中，阿秒角度條紋技術(shù)(亦稱“阿秒鐘”)因其自參考特性——無(wú)需使用阿秒光脈沖，僅利用飛秒激光脈沖即可實(shí)現(xiàn)阿秒量級(jí)時(shí)間分辨率的測(cè)量，為深入探究阿秒電子動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了獨(dú)特手段。“阿秒鐘”技術(shù)已成功應(yīng)用于強(qiáng)場(chǎng)電子隧穿時(shí)間、順序雙電離中兩電子電離時(shí)間延遲等測(cè)量中，然而，傳統(tǒng)的“阿秒鐘”技術(shù)受限于所采用的橢圓偏振光脈沖，尚無(wú)法直接應(yīng)用于如電子-電子關(guān)聯(lián)等更復(fù)雜物理過(guò)程的研究。
 

　　為了克服這一難題，柳曉軍研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于“偏振門”激光脈沖的“阿秒鐘”方案，并成功將其運(yùn)用于強(qiáng)場(chǎng)原子雙電離過(guò)程中電子-電子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)的實(shí)時(shí)探測(cè)。研究團(tuán)隊(duì)基于前期建立并發(fā)展的載波包絡(luò)相位穩(wěn)定的少周期飛秒激光系統(tǒng)，通過(guò)精密控制兩束左旋和右旋圓偏振少周期激光脈沖的時(shí)間延遲與載波包絡(luò)相位，成功合成“偏振門”超短光脈沖，實(shí)現(xiàn)了激光脈沖橢圓偏振狀態(tài)在阿秒時(shí)間精度上的精確可控。相比以往“阿秒鐘”技術(shù)普遍采用的單一橢圓偏振光脈沖，“偏振門”超短脈沖不僅能夠在其中心近線偏振區(qū)域內(nèi)有效制備電子關(guān)聯(lián)態(tài)并驅(qū)動(dòng)電子關(guān)聯(lián)發(fā)射，還保留了阿秒角度條紋高精度采樣電子發(fā)射時(shí)間的特性。研究團(tuán)隊(duì)以氬原子強(qiáng)場(chǎng)雙電離過(guò)程為例，通過(guò)研究其產(chǎn)生的雙激發(fā)態(tài)的關(guān)聯(lián)電子發(fā)射時(shí)間差，成功演示了“偏振門阿秒鐘”技術(shù)。研究表明，處于雙激發(fā)態(tài)的兩個(gè)關(guān)聯(lián)電子的電離主要通過(guò)兩種不同的通道進(jìn)行，“偏振門阿秒鐘”技術(shù)精確地測(cè)出了不同通道對(duì)應(yīng)的兩個(gè)關(guān)聯(lián)電子的電離時(shí)間差，分別為234(±22)阿秒和1043(±73)阿秒。電子關(guān)聯(lián)是影響從簡(jiǎn)單原子到復(fù)雜分子、凝聚態(tài)物質(zhì)乃至量子材料等體系基本性質(zhì)和動(dòng)態(tài)行為的關(guān)鍵因素，“偏振門阿秒鐘”的實(shí)現(xiàn)，為利用超快激光探究原子、分子、凝聚態(tài)體系內(nèi)部復(fù)雜電子超快動(dòng)力學(xué)行為提供了新的有效技術(shù)途徑。
 

“偏振門阿秒鐘”探測(cè)電子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)示意圖
 

　　相關(guān)研究以“Timing Correlated-Electron Emission from Strong Field Atomic Double Ionization with Polarization-Gated Attoclock”為題發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。精密測(cè)量院副研究員王艷蘭和余少剛為論文共同第一作者，研究員柳曉軍為通訊作者。
 

　　該工作得到了科技部、基金委、中國(guó)科學(xué)院等機(jī)構(gòu)的資助。