Ученые обнаружили «странную» статистику электронов, выброшенных интенсивным квантовым светом

Прочитано: 44 раз(а)


Распределение числа фотонов различных источников света было тщательно изучено. Однако мало что известно о статистическом распределении электронов, испускаемых под действием интенсивного света.

Исследователи из Института науки о свете Макса Планка (MPL) и Университета Фридриха-Александра Эрланген-Нюрнберг (FAU) обнаружили экстремальные и весьма необычные статистические явления в распределениях числа электронов, полученных при освещении металлических кончиков игл нанометрового размера. ультракороткими импульсами яркого квантового света.

Результаты, недавно опубликованные в журнале Nature Physics , доказывают, что на количество электронов влияет статистика света и способствуют более глубокому пониманию процесса эмиссии электронов. Эти открытия помогут дальнейшему совершенствованию электронных микроскопов .

В рамках совместного проекта команды под руководством профессора Марии Чеховой из MPL и профессора Питера Хоммельхоффа из FAU исследуют, как чрезвычайно сильный квантовый свет может взаимодействовать с материей. Исследователи освещают металлические кончики игл нанометрового размера импульсами классического и квантового света. Они обнаруживают электроны, высвобождаемые из металла, и изучают их статистические свойства .

Электроны, возбуждаемые классическим светом, имеют распределение Пуассона, что означает, что каждый электрон испускается независимо от других. Число электронов, испускаемых под действием классического света, меняется лишь незначительно от импульса к импульсу. Перейдя к квантовому источнику света, так называемому яркому сжатому вакууму, который демонстрирует сильные флуктуации числа фотонов, исследователи смогли показать, что статистика фотонов может быть передана электронам.

Используя яркий сжатый вакуум, ученые смогли измерить экстремальные статистические явления с участием до 65 электронов за один световой импульс со средним значением 0,27 электронов на импульс . В случае статистики Пуассона вероятность такого события (выброс, превышающий среднее значение в 240 раз) будет всего лишь 10–128 . Изменяя количество режимов сжатого вакуума, ученые могли адаптировать распределение числа электронов по требованию.

«Наши результаты показывают, что статистика фотонов отпечатывается из света дальнего света на испускаемые электроны, открывая двери для новых сенсорных устройств и оптики сильного поля с квантовым светом и электронами», — говорит Мария Чехова, руководитель исследовательской группы MPL.

Чтобы проиллюстрировать масштабы примером из повседневной жизни, Йонас Хеймерл, доктор философии ФАУ. Студент объясняет: «Если вы намазываем изюм на кексы, вероятность найти определенное количество изюма в кексе подчиняется распределению Пуассона. Предположим, что в одном кексе есть в среднем два изюма. Поэтому может случиться так, что что в булочке нет изюминки или пяти изюминок, но в большинстве случаев их будет две. Однако при распределении Пуассона вероятность получить более 50 изюминок невозможна».

Многоэлектронные события, наблюдаемые в этих экспериментах, были похожи на обнаружение 480 изюминок в одной булочке, что определенно порадовало бы любого любителя изюма.

Ученые обнаружили «странную» статистику электронов, выброшенных интенсивным квантовым светом



Новости партнеров