科技日报记者 刘志伟 通讯员 杨婷婷
12月13日，记者从中科院武汉精细丈量院得悉，该院柳晓军团队与合作者提出了一种新颖的、彻底根据离子碎片勘探的分子阿秒角条纹（亦称分子“阿秒钟”）方案，并选用该方案初次对氢气分子强场电离进程中的电子隧穿时刻进行了精细丈量，给出了该时刻的上限为10阿秒（1阿秒=10的负18次方秒）。相关作业宣布在物理学威望杂志《物理谈论快报》上。
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本身能量位垒势的“奇特”行为。量子隧穿效应是微观粒子出现出来的根本量子特性，无法用经典力学的观念进行解说。量子隧穿对了解很多自然现象，如恒星核聚变，放射性衰变等起着至关重要的效果，一起也是扫描隧道显微镜等现代科学仪器的物理根底。尽管如此，自量子力学树立以来，关于量子隧穿的一个根本问题，即它的发作是否需求时刻却饱尝争议。
科研人员用于勘探研讨的离子-电子相关动量谱仪
强激光场中的原子分子为研讨量子隧穿的阿秒时域特性供给了一种一起的“人工隧穿”系统。原子分子的外层电子在强激光场效果下会经过隧穿电离方法逃逸出去，经过精细勘探隧穿电子动力学行为，能够在阿秒时刻尺度下探求量子隧穿是否需求时刻（即隧穿时刻）这一根本物理问题。为此，研讨人员在近年提出了一种卓有成效的“阿秒钟”方案，经过将隧穿时刻转化为隧穿电子发射视点的偏转，从光电子谱中读取隧穿时刻信息。有意思的是，曩昔十多年来，不同研讨小组根据“阿秒钟”方案，结合不同原子系统展开研讨得到的定论却截然不同：隧穿电离或许瞬间发作，或许需花费百阿秒量级的时刻。
环绕研讨范畴存在的这一争议，柳晓军团队及合作者提出了一种新颖的、根据离子碎片丈量的分子“阿秒钟”方案，将隧穿时刻丈量初次拓宽到分子系统。在他们的方案中，一方面，经过奇妙使用分子强场电离伴生的碎解离子动量散布对驱动激光的偏振状况进行原位丈量，避免了传统方案中因激光偏振方向标定对隧穿时刻信息提取的或许影响；另一方面，经过光离子发射视点的偏转读取隧穿时刻信息，避免了传统“阿秒钟”方案经过电子发射角偏转读取隧穿时刻对物理模型的依靠。
研讨团队将该方案应用于氢气分子的强场隧穿电离研讨，试验丈量到的光离子发射视点偏转与第一性原理核算结果很好符合，根据该丈量方案得到的隧穿时刻上限为10阿秒，这与前人根据氢原子隧穿电离研讨得到的隧穿瞬间发作的定论一起。分子“阿秒钟”方案可望拓宽用于其他杂乱分子系统，进一步研讨如分子结构、分子轨迹对称性等杂乱分子特性对强场隧穿电离进程的影响，从而深化对量子隧穿时刻相关问题的知道。
在这一研讨中，精细丈量院全威研讨员主导展开了试验丈量作业，俄罗斯萨尔托夫州立大学Serov博士与澳大利亚国立大学Kheifets教授展开了相应的理论核算作业；Kheifets教授与柳晓军研讨员是该论文的一起通讯作者。研讨作业得到国家自然科学基金、国家重点研制方案和中科院先导B专项的赞助和支撑。