Nuestro mundo está formado básicamente por átomos y electrones. Son muy pequeños y se mueven muy rápidamente en caso de procesos o reacciones. Aunque hoy en día es posible ver átomos, por ejemplo con microscopios electrónicos modernos, el seguimiento de movimientos atómicos requiere períodos de medición ultracortostambién en el rango de femtosegundos y attosegundos. Estas "velocidades de obturación de cámara" extremadamente rápidas se pueden alcanzar a través de pulsos de electrones ultracortos, que son más cortos que la escala de tiempo del movimiento. Cuanto más corto es el pulso, mayor es la resolución. Igualmente importante para los experimentos, sin embargo, es una forma especial de los pulsos de electrones en el espacio y el tiempo, ajustada a las propiedades de la sustancia en cuestión.
El profesor de física de Konstanz, Peter Baum, y su equipo ahora lograron dirigir y controlar espacial y temporalmente pulsos de electrones ultracortos directamente usando los ciclos de luz de la luz láser, en lugar de las microondas aplicadas previamente. El resultado no es solo una duración de pulso acortada, sinolos investigadores también pudieron "inclinar" los pulsos, es decir, hacerlos correr en otra dirección que no sea verticalmente hacia el frente del pulso. Estos hallazgos se han publicado en la edición actual de la revista científica Physical Review Letters.
Los pulsos de electrones inclinados proporcionan un enorme potencial para estudios de materiales en los que los cambios fundamentales duran solo femtosegundos o attosegundos, períodos entre 10-15 y 10-18 segundos. Estos tiempos corresponden al período de oscilaciones atómicas en cristales y moléculas, opara el período de una oscilación de luz individual. Los pulsos inclinados también son muy relevantes para los láseres de electrones libres para producir destellos de rayos X más intensos y más cortos para analizar procesos ultrarrápidos ". Nuestros resultados muestran que ahora podemos dar forma y controlar pulsos de electrones de manera eclécticacomo pulsos láser, a la resolución de imagen de la microscopía electrónica moderna ", resume Peter Baum.
Según la mecánica cuántica, las propiedades de las partículas en la escala más pequeña vienen en pares, como la posición y el momento en el principio de incertidumbre. ¿Y en el caso de la inclinación? En la óptica láser se sabe desde hace bastante tiempo que las diferenteslos colores deben correr en diferentes direcciones. En sus experimentos, los investigadores de Konstanz y Munich ahora demostraron que estas viejas leyes de la óptica láser se aplican igualmente a la onda de materia de los electrones, a pesar de que los electrones tienen una masa en reposo y no son coherentes como el láserligero.
Es probable que estas relaciones medidas entre la inclinación del pulso y la dispersión angular sean generalmente válidas para todos los fenómenos de onda en física. En ese sentido, la conformación espacial y temporal de los pulsos de electrones que los investigadores han logrado ahora no es solo de uso práctico para ultrarrápidosinvestigación de materiales, pero también es fundamentalmente interesante para la física en general.
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Materiales proporcionado por Universidad de Constanza . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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