EPFL tim predvođen Hugo Dilom i Fei Guom razvio je metod koji meri trajanje kvantnih prelaza bez spoljnog sata koristeći SARPES i analizu spina emitovanih elektrona. Eksperimenti pokazuju različita trajanja fotoemisije: ~26 atosekundi (bakar), 140–175 atosekundi (slojeviti materijali) i >200 atosekundi (lančasti bakar-telurid). Nalazi ukazuju da smanjena simetrija produžava kvantna kašnjenja i otvaraju nove puteve za razumevanje uloge vremena u kvantnoj mehanici.
EPFL Izmerio Vreme Bez Spoljašnjeg Sata — Kvantni Prelazi Na Atosekundnoj Skali
Hugo Dil discussing photoemission with a colleague at EPFL. (CREDIT: EPFL)
Vreme u svakodnevnom iskustvu deluje stabilno, ali na kvantnom nivou postaje neuhvatljivo. Istraživači sa École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), na čelu sa profesorom Hugom Dilom i prvim autorom Fei Guom, razvili su metodu kojom direktno izvlače trajanje kvantnih prelaza iz samog sistema — bez upotrebe spoljnog sata.
Schematic drawing of 1-channel and 2-channel photoemission, along with the subsequent single and double polarization feature in spin polarization. (CREDIT: arXiv)
Kako su to uradili?
Tim je koristio spin i ugaono-resolutivnu fotoemisijsku spektroskopiju (SARPES). Metoda kombinuje intenzivno sinkrotronsko zračenje sa detekcijom energije, pravca i spina emitovanih elektrona. Ključ je u kvantnoj interferenciji: različiti kvantni putevi koje elektron može da pređe stvaraju fazne razlike koje se očitavaju u obrascu spina.
Band maps of (a) 1T-TiSe2 and (b) 1T-TiTe2 in the K¯−Γ¯−K¯ direction, taken with hν=67eV, red lines indicate the binding energies at which momentum distribution curves (MDCs) were taken. (CREDIT: arXiv)
„Ovi eksperimenti ne zahtevaju eksterni referentni okvir, odnosno sat, i daju vremensku skalu potrebnu da talasna funkcija elektrona evoluira iz početnog u konačno stanje nakon apsorpcije fotona“, kaže Fei Guo.
Šta su izmerili?
Studija je uporedila tri tipa materijala sa različitim dimenzionalnostima i simetrijom:
Schematic drawing of the Fermi surface of CuTe with indication of the constant ky=0.5 cut of the band map. (CREDIT: arXiv)
- trodimenzionalni bakar — fotoemisija ~26 atosekundi,
- slojeviti materijali (titan diselenid i titan ditelurid) — ~140–175 atosekundi,
- lančasti bakar-telurid — preko 200 atosekundi.
Jasan trend: kako struktura postaje manje simetrična ili više „redukovana“ (slojevitost, lančasta struktura), vreme kvantnog prelaza raste. Iako su prethodna istraživanja ukazivala na uticaj jakih elektronskih interakcija, ovaj rad naglašava da i simetrija igra ključnu ulogu.
Zašto je to važno?
Rezultati pokazuju da se informacija o vremenu može izvući iz same kvantne faze talasne funkcije, umesto da se oslanja na eksterni merilac. To ima višestruke implikacije: bolje razumevanje osnova kvantne mehanike, mogućnost projektovanja materijala sa preciznim dinamičkim svojstvima i doprinos razvoju kvantnih tehnologija koje zahtevaju kontrolu na atosekundnom nivou.
Rad je objavljen u recenziranom časopisu Newton. Ova metoda otvara novi pristup proučavanju kako struktura i simetrija utiču na tok vremena u kvantnim sistemima.
Pomozite nam da budemo bolji.
