Lacroix À quelle vitesse les électrons à l’intérieur d’une molécule se déplacent-ils ? Eh bien. Clignez des yeux et vous l’avez manqué — des tens of millions de milliards de fois.
Des scientifiques de l’Australian Attosecond Science Facility et du Heart for Quantum Dynamics de l’Université Griffith à Brisbane en Australie, dirigés par le professeur Robert Sang et le professeur Igor Litvinyuk.
Ils ont utilisé cette strategy pour mesurer le délai entre les impulsions de lumière ultraviolette extrême émises par deux isotopes différents de molécules d’hydrogène – H2 et D2 – interagissant avec des impulsions laser infrarouges intenses.
Ce retard s’est avéré être inférieur à trois attosecondes (un quintillionième de seconde de prolonged) et est causé par des mouvements légèrement différents des noyaux moreover légers et plus lourds.
Cette étude a été publiée dans Ultrafast Science, un nouveau Science Lover Journal.
Le leading auteur, le Dr Mumta Hena Mustary, explique : “Une telle résolution temporelle sans précédent est obtenue by way of une mesure interférométrique – chevauchant les ondes lumineuses retardées et mesurant leur luminosité combinée.”
HHG se produit lorsqu’un électron est retiré d’une molécule par un champ laser puissant, est accéléré par le même champ, puis se recombine avec l’ion cédant l’énergie sous la forme d’un rayonnement ultraviolet extrême (XUV). L’intensité et la period de ce rayonnement XUV HHG sont sensibles à la dynamique exacte des fonctions d’onde électroniques impliquées dans ce processus – tous les atomes et molécules différents émettent un rayonnement HHG différemment.
Bien qu’il soit relativement simple de mesurer l’intensité spectrale de HHG – un very simple spectromètre à réseau peut le faire – la mesure de la phase HHG est une tâche beaucoup plus difficile.
Pour mesurer cette phase, il est usuel d’effectuer une mesure dite interférométrique lorsque l’on fait se chevaucher (ou interférer) deux répliques de l’onde à retard finement contrôlé. Ils peuvent interférer de manière constructive ou destructive en fonction du retard et de la différence de period relative entre eux.
Il est très difficile de construire un interféromètre pour la lumière XUV, notamment pour produire et maintenir un retard stable, connu et finement réglable entre deux impulsions XUV.
Les chercheurs de Griffith ont résolu ce problème en tirant parti du phénomène connu sous le nom de period de Gouy – lorsque la stage d’une onde lumineuse est décalée d’une certaine manière tout en passant par un foyer.
Pour leurs expériences, les chercheurs ont utilisé deux isotopes différents de l’hydrogène moléculaire, la molécule la as well as uncomplicated de la mother nature. Les isotopes – hydrogène léger (H2) et lourd (D2) – ne diffèrent que par la masse des noyaux – les protons dans H2 et les deutérons dans D2. Tout le reste, y compris la composition électronique et les énergies, sont identiques.
En raison de leur masse furthermore importante, les noyaux de D2 se déplacent légèrement as well as lentement que ceux de H2. Parce que les mouvements nucléaires et électroniques dans les molécules sont couplés, le mouvement nucléaire affecte la dynamique des fonctions d’onde électroniques pendant le processus HHG, ce qui entraîne un petit déphasage ΔφH2-D2 entre les deux isotopes.
Ce déphasage équivaut à une temporisation Δt = ΔφH2-D2/ω où ω est la fréquence de l’onde XUV. Les scientifiques de Griffith ont mesuré ce délai d’émission pour toutes les harmoniques observées dans le spectre HHG – il était presque continuous et légèrement inférieur à 3 attosecondes.
Pour comprendre leur résultat, les chercheurs de Griffith ont été soutenus par des théoriciens de l’Université Jiao Tong de Shanghai à Shanghai, en Chine, dirigés par le professeur Feng He.
Les scientifiques de la SJTU ont utilisé les méthodes théoriques les plus avancées pour modéliser de manière exhaustive le processus HHG dans les deux isotopes de l’hydrogène moléculaire.
Leur simulation a bien reproduit les résultats expérimentaux.
Bien que la dynamique réelle soit assez complexe.
“Parce que l’hydrogène est la molécule la additionally easy dans la nature et qu’il peut être modélisé théoriquement avec une grande précision, il a été utilisé dans ces expériences de preuve de principe pour l’analyse comparative et la validation de la méthode”, a déclaré le professeur Litvinyuk.
“À l’avenir.”
