最新突破！华东师大实现阿秒电离精密测量如何实现电子本征运动时间尺

如何实现电子本征运动时间尺度超快精密测量，是阿秒超快科学的一个核心关键问题。华东师范大学研究团队借助一氧化氮分子形状共振电离过程，首次实现了阿秒电离精密测量。
* 阿秒：英文 attosecond ，相当于10的负18次秒（ 1 as = 10-18s）是非常小的时间单位。
传统观念认为，电子的电离过程是瞬时的，是在“一瞬间”从束缚态跃迁至连续态，成为自由电子。
随着对电子散射、电子电离本质的深入理解，以及超快光学技术的发展，尤其是新型阿秒光脉冲技术的发展，研究人员逐渐认识到光致电离并不是一个瞬时过程，电子需要数阿秒乃至数百阿秒的时间，穿越原子或分子的库伦势场。其超快的时间尺度概念等同于当下的一秒对比宇宙的寿命。
而电子离开母核所花费的准确时间，是与它感受的、经历的势场的强弱、形状息息相关。

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▲ 华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室吴健教授
精密光谱科学与技术国家重点实验室吴健教授研究团队瞄准“光电子电离空间不对称性”这一核心关键问题，利用双光子干涉的阿秒拍频重构探测方法得到的光电子电离干涉能谱，并从中提取出电离过程中原子核与电子之间库伦相互作用产生的电离时间延迟。
该研究进一步通过轴向反冲近似处理，实现了分子坐标系内对不同排列方向上的能量、角度分辨的光电子电离延时精密测量，成功观测到在一氧化氮（NO）分子形状共振能量点附近，光电子分别沿N原子侧和O原子侧出射时产生的150as的相对电离延时。

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▲ 华东师大紫江优秀青年、国家优青资助者宫晓春研究员
理论方面，宫晓春研究员结合量子散射模型下的“单中心”理论模型，证明实验观测的形状共振由f分波的准束缚态产生，且实验中观测到的电离延时来自于光电子出射过程中离心势垒导致的共振电离路径与非共振电离路径间的干涉。同时，倪宏程研究员发展的 “双中心”理论模型佐证了电离初态和末态非对称性对电子电离空间不对称性起着重要的诱导作用。

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▲ 阿秒时间分辨的电子空间辐射不对称性
该成果于1月4日在国际著名学术期刊Physical Review X 在线发表。
华东师大紫江优秀青年、国家优青资助者宫晓春研究员为该工作第一作者，倪宏程研究员、Kiyoshi Ueda 教授、吴健教授为论文的共同通讯作者。该研究受到了国家重点研发计划，国家自然科学基金，上海市科委，及华东师范大学高端外专项目的大力支持。
吴健研究团队聚焦阿秒超快科学当前重要的前沿领域，致力于发展创造新型探测技术、探测方法及相关理论模型，研究超高空间、超快时间尺度上量子波包超快演化的精密测量与调控。宫晓春研究员自2017年首次在强场氩原子多光子弗瑞曼共振电离图像中观测到4f/5p电子百阿秒共振电离延迟（Physical Review Letters 118, 143203 (2017)），便潜心钻研，攻关新型阿秒超快精密测量技术，成功建造出国内首台极紫外阿秒符合干涉仪，为华东师大在国内以及国际阿秒超快科学领域的发展，奠定了扎实的研究基础，具备国际领先的实验测量水平。