物理学：科学家们提出了目前“量子跃迁”最准确的测量方法！

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激光脉冲撞击氦原子。其中一个电子被从原子中剥离出来，另一个电子可能会改变其量子态。图片来源：TU Wien。

当量子系统改变其状态时，这称为量子跳跃。通常，这些量子跳跃被认为是瞬时的。现在，高精度测量的新方法使我们能够研究这些量子跃迁的时间演变。在阿秒的时间尺度上，它们的时间结构变得可见。这是迄今为止最精确的量子跃迁时间测量。

量子粒子可以非常快速地改变它们的状态 - 这被称为“量子跃迁”。例如，原子可以吸收光子，从而变成更高能量的状态。通常，这些过程被认为是从一个时刻到下一个瞬间瞬间发生的。然而，在TU Wien（维也纳）开发的新方法中，现在可以研究这种极快状态变化的时间结构。就像电子显微镜一样，我们可以看一下太小而无法用肉眼看到的微小结构，超短激光脉冲使我们能够分析过去难以接近的时间结构。

该项目的理论部分由TU Wien（维也纳）的JoachimBurgdrfer教授团队完成，该团队也开发了该实验的初步想法。该实验在Garching的Max-Planck量子光学研究所（德国）进行。结果现已发表在“ 自然物理学 ”杂志上。

量子跳跃的最准确时间测量！

中性氦原子具有两个电子。当它被高能激光脉冲击中时，它可以被电离：其中一个电子从原子中被撕掉并离开它。这个过程发生在阿秒的时间尺度上 - 一个阿秒是十亿分之一秒的十亿分之一。

Renate Pazourek（TU Wien）说：“人们可以想象留在原子中的另一个电子在这个过程中并没有真正发挥重要作用 - 但事实并非如此”。两个电子是相关的，它们通过量子物理定律紧密相连，它们不能被看作是独立的粒子。“当一个电子从原子中移除时，一些激光能量可以转移到第二个电子。它保留在原子中，但它被提升到更高的能量状态”，Stefan Nagele（TU Wien）说。

一旦光子从氦原子中除去了电子，就有可能计算剩余电子的可能位置。最可能的电子位置在图像中显示为原子核周围最亮的区域（图像中本身不可见）。信用：M. Ossiander（TUM）/ M. Schultz（MPQ）。

因此，可以区分两种不同的电离过程：一种是剩余电子获得额外能量，另一种是电子保持最小能量状态。使用复杂的实验设置，可以证明这两个过程的持续时间并不完全相同。

“当剩余的电子跳跃到激发状态时，光电离过程会稍微快一点 - 大约5阿秒”，Stefan Nagele说。值得注意的是，实验结果与奥地利最大的超级计算机维也纳科学集群的理论计算和大规模计算机模拟结果一致：“实验的精度优于一阿秒。这是最精确的时间测量Renate Pazourek说，迄今为止，这是一次量子跳跃。

控制阿秒！

该实验为超短时间尺度的物理学提供了新的见解。几十年前仍被视为“瞬时”的影响现在可以被视为可以计算，测量甚至控制的时间发展。这不仅有助于理解自然界的基本规律，还带来了在量子尺度上操纵物质的新可能性。