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中外科研人员在量子隧穿时间探测研究方面获进展 作者 / 南宫雨信

  武汉12月13日电 (马芙蓉 杨婷婷)自量子力学建立以来,关于量子隧穿的发生是否需要时间一直饱受争议。中国科学院精密测量院柳晓军团队13日公布其与俄罗斯、澳大利亚科研人员的合作成果,首次将基于“阿秒钟”的隧穿时间测量拓展到分子体系,得出该时间上限为10阿秒(1阿秒为10的负18次方秒)。

  量子隧穿效应是指在微观世界中,电子等微观粒子能够穿越高于自身能量位垒势的“奇异”行为。量子隧穿对理解众多自然现象,如恒星核聚变,放射性衰变等起着至关重要的作用,同时也是扫描隧道显微镜等现代科学仪器的物理基础。

  针对飞秒强激光场条件下原子内发生的电子隧穿电离是否需要时间,研究人员提出“阿秒钟”方案,通过将隧穿时间转化为隧穿电子发射角度的偏转,从光电子谱中读取隧穿时间信息。但过去十多年来,不同研究小组基于“阿秒钟”方案,结合不同原子体系开展研究得到的结论却大相径庭:隧穿电离或许瞬间发生,或许需花费百阿秒量级的时间。

  围绕这一争议,柳晓军团队及合作者提出一种新颖的、基于离子碎片测量的分子“阿秒钟”方案,将隧穿时间测量首次拓展到分子体系。研究团队将该方案应用于氢气分子的强场隧穿电离研究,得到的隧穿时间上限为10阿秒。

  柳晓军介绍,分子“阿秒钟”方案可望拓展用于其他复杂分子体系,进一步研究如分子结构、分子轨道对称性等复杂分子特性对强场隧穿电离过程的影响,进而深化对量子隧穿时间相关问题的认识。成果发表在物理学相关权威杂志上。(完) 【编辑:郭泽华】



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