Façonner le champ électrique d’une impulsion attoseconde – ScienceDaily

Les réactions chimiques sont déterminées à leur niveau le plus fondamental par leur structure électronique et leur dynamique respectives. Pilotés par un stimulus tel que l’irradiation de la lumière, les électrons se réorganisent dans les liquides ou les solides. Ce processus ne prend que quelques centaines d’attosecondes, une attoseconde étant la milliardième partie d’un milliardième de seconde. Les électrons sont sensibles aux champs externes, de sorte que les chercheurs peuvent facilement les contrôler en irradiant les électrons avec des impulsions lumineuses. Dès qu’ils façonnent ainsi temporellement le champ électrique d’une impulsion attoseconde, les chercheurs peuvent contrôler la dynamique électronique en temps réel. Une équipe dirigée par le Prof. Dr. Giuseppe Sansone de l’Institut de Physique de l’Université de Fribourg montre dans la revue scientifique La nature comment ils ont pu façonner complètement la forme d’onde d’une impulsion attoseconde.

«Ces impulsions nous permettent d’étudier le premier moment de la réponse électronique dans une molécule ou un cristal», explique Sansone. “Avec la capacité de façonner le champ électrique nous permet de contrôler les mouvements électroniques – avec l’objectif à long terme d’optimiser les processus de base tels que la photosynthèse ou la séparation de charge dans les matériaux.” L’équipe, composée de théoriciens et de physiciens expérimentaux d’instituts de recherche aux États-Unis, en Russie, en Allemagne, en Italie, en Autriche, en Slovénie, en Hongrie, au Japon et en Suède, a réalisé son expérience au Laser à électrons libres (FEL) FERMI à Trieste / Italie . Ce laser est le seul qui offre la capacité unique de synthétiser un rayonnement avec différentes longueurs d’onde dans la gamme spectrale ultraviolette extrême avec des phases relatives entièrement contrôlables.

L’impulsion attoseconde résulte du chevauchement temporel des harmoniques laser. Les scientifiques ont généré des groupes de quatre harmoniques laser d’une longueur d’onde fondamentale en utilisant les ondulateurs disponibles chez FERMI. Ce sont des dispositifs techniques qui dirigent le mouvement d’un faisceau d’électrons relativistes, conduisant ainsi à la production de rayonnement ultraviolet. L’un des principaux défis de l’expérience a été la mesure de ces phases relatives, qui ont été caractérisées par l’acquisition des photoélectrons libérés des atomes de néon par la combinaison des impulsions attosecondes et d’un champ infrarouge. Cela conduit à des structures supplémentaires dans les spectres d’électrons, généralement appelées bandes latérales. Les scientifiques ont mesuré la corrélation entre les différentes bandes latérales générées pour chaque tir laser. Cela leur a finalement permis de caractériser pleinement le train d’impulsions attoseconde.

“Nos résultats indiquent non seulement que les FEL peuvent produire des impulsions attosecondes”, explique Sansone, “mais, en raison de l’approche mise en œuvre pour la génération de formes d’onde, ces impulsions sont entièrement contrôlables et atteignent des intensités de crête élevées. Ces deux aspects représentent les principaux avantages de notre approche. Les résultats influeront également sur la planification et la conception de nouveaux lasers à électrons libres dans le monde entier. “

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Matériaux fourni par Université de Fribourg. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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