两个量子纠缠电子同步返回氦原子,从而绕过标准理论生成超高能X射线光子——据infohub.kz网站报道。

来自维也纳工业大学和加利福尼亚大学圣迭戈分校的物理学家团队推翻了激光物理学的一条基本规则,该规则此前限制了高次谐波产生过程中X射线辐射的最大能量。研究人员在《自然·光子学》杂志上报告了这一实验突破,据ScienceDaily报道。

在传统的激光辐射三步模型中,电场将电子从原子中击出,使其加速,然后再将其撞回母核。返回时,粒子以高频光子(直至软X射线)的形式释放积累的动能。此前一直认为,这类量子的最大能量存在严格的理论阈值,即所谓的“截止边界”:它取决于激光参数和单个电子的电离势。超过这一边界后,辐射强度会急剧下降。

在新实验中,研究人员将强紫外脉冲射向氦原子,成功实现了对其两个电子的依次击出。得益于强烈的量子关联,这些粒子保持相互关联,而精确调节激光场使它们同时返回原子。在碰撞瞬间,两个电子共同释放能量,产生了能量和频率均显著超过单电子极限的单个X射线光子。

在氦的辐射光谱中,科学家记录到了经典截止边界之外的第二个高能谐波“平台”。值得注意的是,用氩和氖进行的实验并未产生这种效应——这证实了氦中强烈的电子间关联的关键作用。这一发现为制造超灵敏光谱传感器开辟了道路,可用于研究阿秒尺度上的电子量子相互作用,这在量子处理器和纳米材料的设计中具有重要需求。