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Os pesquisadores foram capazes de moldar o campo elétrico de um pulso de um segundo. Crédito: Jürgen Oschwald e Carlo Callegari
As reações químicas são determinadas em seu nível mais fundamental por suas respectivas estruturas e dinâmicas eletrônicas. Guiados por um estímulo como a irradiação da luz, os elétrons se reorganizam em líquidos ou sólidos. Esse processo leva apenas algumas centenas de attossegundos, pelo qual um attossegundo é a bilionésima parte de um bilionésimo de segundo. Os elétrons são sensíveis a campos externos, então os pesquisadores podem controlá-los facilmente irradiando os elétrons com pulsos de luz. Assim que eles moldam temporalmente o campo elétrico de um pulso de um segundo, os pesquisadores podem controlar a dinâmica eletrônica em tempo real. Uma equipe liderada pelo Prof. Dr. Giuseppe Sansone, do Instituto de Física da Universidade de Freiburg, mostra na revista científica Nature como eles foram capazes de moldar completamente a forma de onda de um pulso de um segundo.
"Esses pulsos nos permitem estudar o primeiro momento da resposta eletrônica em uma molécula ou cristal", explica Sansone. "Com a capacidade de moldar o campo elétrico, podemos controlar os movimentos eletrônicos - com o objetivo de longo prazo de otimizar processos básicos como a fotossíntese ou a separação de carga nos materiais".
A equipe, composta por teóricos e físicos experimentais de institutos de pesquisa nos EUA, Rússia, Alemanha, Itália, Áustria, Eslovênia, Hungria, Japão e Suécia, realizou seu experimento no Laser de Elétron Livre (FEL) FERMI em Trieste / Itália . Este laser é o único que oferece a capacidade única de sintetizar radiação com diferentes comprimentos de onda na faixa espectral ultravioleta extrema, com fases relativas totalmente controláveis.
O pulso de um segundoresulta da sobreposição temporal de harmônicos a laser. Os cientistas geraram grupos de quatro harmônicos a laser de comprimento de onda fundamental usando os onduladores disponíveis na FERMI. Estes são dispositivos técnicos, que orientam o movimento de um feixe de elétrons relativísticos, levando à produção de radiação ultravioleta. Um dos principais desafios do experimento foi a medição dessas fases relativas, caracterizadas pela aquisição dos fotoelétrons liberados dos átomos de néon pela combinação dos pulsos de um segundo e do campo infravermelho. Isso leva a estruturas adicionais no espectro de elétrons, geralmente chamadas de bandas laterais. Os cientistas mediram a correlação entre as diferentes bandas laterais geradas para cada tiro a laser. Isso finalmente permitiu que eles caracterizassem completamente o trem de pulsos de um segundo.
"Nossos resultados indicam não só que FEL pode produzir attosecond pulsos", diz Sansone ", mas, devido à abordagem implementadas para a geração de forma de onda, tais pulsos são totalmente controlável e atingir altas intensidades de pico. Estes dois aspectos representam vantagens-chave da nossa abordagem Os resultados também influenciarão o planejamento e o design de novos lasers de elétrons livres em todo o mundo".
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Mais informações: Praveen Kumar Maroju et al. Modelagem de pulso de um segundo de segundo usando um laser de elétrons livres semeado, Nature (2020). DOI: 10.1038 / s41586-020-2005-6
Informações da revista: Nature
Fornecido por Albert Ludwigs University of Freiburg
Fonte: Phys News / por Albert Ludwigs Universidade de Freiburg / 13-02-2020
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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
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Space Administration) e ESA (European Space Agency).
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