最近、精密測定研究所（IPM）の劉暁軍の研究チームは、アト秒物理学の分野で重要な進歩を遂げました。チームは「偏光ゲートアト秒」と呼ばれる新しいスキームを提案し、強力なレーザー駆動原子イオン化における電子相関ダイナミクスの超高速検出を実現しました。この結果は、主要な物理学ジャーナルであるPhysical Review Lettersに掲載され、編集者の提案に選ばれました。
アト秒の時間スケールで物質内の電子ダイナミクスの法則を明らかにすることは、自然界の多くの超高速光物理および光化学プロセスを認識し、理解するための重要な物理的基礎です。このため、2023年のノーベル物理学賞は、アト秒物理学の分野で研究に顕著な貢献をした3人の科学者に授与されました。アト秒測定のための多くの分光技術の中でも、アト秒角度ストリーク技術（「アト秒」とも呼ばれる）は、自己参照特性により、アト秒電子ダイナミクスプロセスを調べる独自の手段を提供します。アト秒時間分解能は、アト秒光パルスを使用せずにフェムト秒レーザーパルスを使用して達成できます。「アト秒」は、アト秒電子プロセスのダイナミクスを深く調べるための独自の手段を提供します。 「アト秒」技術は、強電場電子トンネル時間、連続二重イオン化における二電子イオン化時間遅延などの測定にうまく適用されています。ただし、従来の「アト秒」技術は、楕円偏光光パルスが使用されるため、電子間相関などのより複雑な物理プロセスに直接適用することはできません。電子間相関およびその他のより複雑な物理プロセス。
この問題を克服するために、劉暁軍の研究チームは、「偏光ゲート」レーザーパルスに基づく「アト秒」方式を提案し、それを強電場原子二重イオン化過程における電子-電子相関ダイナミクスのリアルタイム検出に適用することに成功した。強電場原子二重イオン化における電子-電子相関ダイナミクスのリアルタイム検出。研究チームは、以前に確立および開発されたキャリアエンベロープ位相安定化フェムト秒レーザーシステムに基づいて、左回転および右回転円偏光フェムト秒レーザーパルスの2つのビームの時間遅延とキャリアエンベロープ位相を精密に制御することにより、「偏光ゲート」超短光パルスの合成に成功し、アト秒時間の精度でレーザーパルスの楕円偏光と精密な制御を実現しました。レーザーパルスの楕円偏光状態は、アト秒時間精度で正確に制御できます。 従来のアト秒技術で一般的に使用されていた単一の楕円偏光光パルスと比較して、「偏光ゲート」超短パルスは、電子相関状態を効果的に準備し、中心付近の偏光領域で電子相関放出を駆動できるだけでなく、アト秒の角度縞における電子放出時間の高精度サンプリングの特徴も保持しています。研究チームは、アルゴン原子の強電場を使用して電子放出時間をサンプリングしました。研究チームは、アルゴン原子の強電場二重イオン化プロセスによって生成される二重励起状態間の相関電子放出時間差を例として研究することにより、「偏光ゲートアト秒」技術を実証することに成功しました。この研究では、二重励起状態にある2つの関連電子のイオン化は主に2つの異なるチャネルを通じて行われ、「偏光ゲート1秒」技術は、異なるチャネルに対応する2つの関連電子間のイオン化時間差を正確に測定し、それぞれ234（±22）arsecと1043（±73）arsecであることが示されました。
