阿秒延迟揭示的量子关联

阿秒时间分辨实验揭示了随着系统尺寸减小到亚纳米尺度，电子相关性在集体等离子体响应中的重要性日益增加

这项研究发表在《科学进展》杂志上，由汉堡大学和DESY牵头，与斯坦福大学、SLAC国家加速器实验室、慕尼黑路德维希马克西米利安大学、西北密苏里州立大学、米兰理工大学和马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所合作

等离子体是集体电子激发，在物质中产生独特的效应。它们提供了一种实现极端光限制的方法，使高效太阳能收集、超细传感器技术和增强光催化等突破性应用成为可能

纳米级等离子体结构的小型化导致了令人兴奋的纳米等离子体领域的诞生，在这个领域，光能可以以前所未有的规模被限制和操纵

“这项前沿研究为开发超紧凑、高性能平台开辟了新的途径，在这些平台上，可以通过利用纳米级出现的量子效应来控制光与物质的相互作用，”阿秒科学小组负责人、汉堡大学教授、DESY的首席科学家和卓越集群CUI的发言人Francesca Calegari说：高级物质成像

虽然尺寸低至约10纳米的系统中等离子体共振的性质已得到很好的理解，但对几纳米或亚纳米尺度的等离子体共振的理解仍然有限

在这些系统中，富勒烯呈现了一个独特的情况：这些由碳原子组成的笼状分子在极紫外（XUV）能量下显示出巨大的等离子体共振，这可以触发光电发射。这些共振的线宽是超宽的，表明潜在的阿秒寿命。阿秒是十亿分之一秒的十亿分之一

这些系统的超快动力学为探索亚纳米等离子体粒子中控制集体电子运动的基本物理机制提供了一个卓越的平台

DESY研究员、汉诺威莱布尼兹大学（LUH）副教授Andrea Trabattoni说：“了解这些机制对于推进纳米等离子体领域至关重要。”

在他们的研究中，科学家们利用阿秒光谱学对最丰富的富勒烯C60的等离子体动力学进行了实验和理论研究。这些分子被300阿秒的超短极紫外脉冲光电离

利用阿秒光电子能谱，科学家们精确地测量了等离子体激发过程中电子逃逸分子所需的延迟。他们发现，在等离子体势内传播的电子会积累从最小50阿秒到约300阿秒的光电发射延迟，具体取决于其动能。

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在量子力学模型的支持下，该小组将这种延迟归因于电子量子关联。这些发现强调了需要超越集体电子运动的经典图景，以充分理解这些超快、受限环境的动力学

斯坦福大学光子科学教授Matthias Kling表示：“通过测量量子关联引起的延迟，我们正在揭示亚纳米尺度上电子相干性和约束之间相互作用的新见解。”；SLAC国家加速器实验室LCLS的D部门主管

“这项工作展示了阿秒技术探测物质量子性质的力量，并为未来技术操纵超快动力学的新方法打开了大门。”