地球与环境 2022-01-18 10:39

激光技术的新进展开创了阿托科学领域。研究从三个特定的过程开始。首先,“阈上电离”(ATI),描述了被超过所需数量的光子电离的原子。其次,当目标被强激光脉冲照射时,会产生“高次谐波”(HHG),使其发射出高频谐波作为非线性响应。最后,“激光诱导非连续双电离”(NSDI)发生在激光场诱导多个电子系统的相关动力学时。

利用强大的超短激光脉冲,研究人员现在可以研究这些过程在10-18秒的时间尺度上是如何展开的。这为研究原子内电子的运动、分子内电荷的动力学以及激光脉冲内电场的振荡等现象提供了机会。

今天,许多理论方法被用来研究阿秒物理。在这种情况下,出现了两种截然相反的观点:“分析”方法,即使用物理过程的适当近似来研究系统;还有“ab-initio”方法,即把系统分解成基本部件,然后用基础物理进行分析。

使用ATI、HHG和NSDI作为案例研究,量子战论文的第一篇通过两个假想理论家之间的对话探索了这种紧张关系,每个人都代表了研讨会讨论小组所表达的观点。本研究调查了三个主要问题:关于这两种方法的范围和性质,它们的相对优势和劣势,以及它们迄今为止在科学发现中的互补作用。

阿托科学界的另一个矛盾来源与量子隧穿有关——描述量子粒子如何直接穿过能量障碍。在这方面,长期存在的争论是,隧道挖掘是瞬间发生的,还是需要一些时间;如果是的话,是多少。

第二篇论文通过分析专家组的观点来跟进这场辩论,因为他们讨论了隧道实验的物理可观测性;隧道掘进时间估算的理论方法以及挖掘隧道的本质。这项研究的目的是解释为什么这么多的方法得出了不同的结论,因为缺乏任何普遍认可的隧道的定义。

物质的波状特性是量子力学中进一步的关键概念。在阿秒的时间尺度上,强激光场可以用来探测物质波和电子波之间的干涉。这使得研究人员能够创建亚原子分辨率的图像,同时保持在超短时间尺度上捕捉动态的能力。

最后一篇“战斗”论文探讨了几个很少被问到的关于这种技术的问题。特别是,它探索了物质波在HHG中作用的物理差异——可以用来扩展成像能力;以及用于产生电子物质波包的ATI -。

量子战争研讨会见证了各种各样的参与者之间的生动的、高度互动的辩论:从顶尖的研究人员到刚刚开始职业生涯的人。在许多情况下,讨论澄清了存在于阿托科学界的紧张点。这种形式被社区和公众视为特别创新,他们可以通过专门的社交媒体平台跟踪讨论。一位参与者甚至将量子战争称为“一股新鲜空气”。

《量子战争》宣扬了这样一种观点,即尽管最初的发现可能源于一个特定的视角,但科学的进步发生在许多不同观点的代表相互合作的时候。一个直接的成果是“AttoFridays”在线研讨会系列,这源于研讨会的成功。量子之战和AttoFridays以其新颖和开放的方式,将跨越制度、科学和国家边界,带来更高效、更有建设性的讨论。

参考文献

阿姆斯特朗,g.s.j., Khokhlova, m.a., Labeye, m等。关于科学中分析方法和从头开始方法的对话。欧元。理论物理。J. 75,209(2021)。https://doi.org/10.1140/epjd/s10053-021-00207-3

Hofmann, C., Bray, A., Koch, W.等。量子科学中的量子战:隧道。欧元。理论物理。公元75年,208年(2021年)。https://doi.org/10.1140/epjd/s10053-021-00224-2

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