Kuantum bağlı iki elektronun helyum atomuna eşzamanlı olarak geri dönmesi, standart teoriyi aşarak ultra yüksek enerjili X-ışını fotonlarının üretilmesini sağladı — bu haberi infohub.kz sitesi duyurdu.

Viyana Teknik Üniversitesi ve San Diego'daki Kaliforniya Üniversitesi'nden fizikçilerden oluşan ekip, yüksek harmonik üretiminde X-ışını radyasyonunun maksimum enerjisini sınırlayan lazer fiziğinin temel kuralını çürüttü. Araştırmacılar deneysel atılımın sonuçlarını Nature Photonics dergisinde bildirdi; ScienceDaily de konuyu işledi.

Geleneksel üç aşamalı lazer ışınımı modelinde elektrik alanı atomdan bir elektronu koparır, onu hızlandırır ve ana çekirdeğe geri çarptırır. Geri dönerken parçacık biriktirdiği kinetik enerjiyi yüksek frekanslı bir foton olarak — yumuşak X-ışınına kadar — serbest bırakır. Şimdiye kadar bu tür kuantumların maksimum enerjisi için, lazer parametrelerine ve tek bir elektronun iyonlaşma potansiyeline bağlı olan ve "kesme sınırı" olarak bilinen katı bir teorik eşik bulunduğu kabul ediliyordu. Bu sınırın üzerinde ışınım şiddeti keskin biçimde düşüyordu.

Yeni deneyde araştırmacılar güçlü morötesi darbeleri helyum atomlarına yönlendirerek her iki elektronun da art arda koparılmasını sağladı. Güçlü kuantum korelasyonları sayesinde parçacıklar bağlı kaldı ve lazer alanının hassas ayarlanması, onların atoma aynı anda geri dönmesini mümkün kıldı. Çarpışma anında iki elektron enerjilerini birlikte açığa çıkararak, tek bir elektronun sınırını önemli ölçüde aşan enerji ve frekansa sahip tekil X-ışını fotonları oluşturdu.

Bilim insanları helyumun ışınım spektrumunda klasik kesme sınırının ötesinde yüksek enerjili harmoniklerden oluşan ikinci bir "plato" tespit etti. Dikkat çekici olan, argon ve neonla yapılan deneylerin böyle bir etki vermemesiydi; bu da helyumdaki güçlü elektronlar arası korelasyonun kilit rolünü doğruladı. Keşif, elektronların kuantum etkileşimlerini attosaniye ölçeğinde incelemek için ultra hassas spektroskopik sensörlerin geliştirilmesinin yolunu açıyor; bu da kuantum işlemcileri ve nanomalzemelerin tasarımında talep görüyor.