เมื่อไม่นานนี้ ทีมวิจัยของ Xiao-Jun Liu จากสถาบันการวัดความแม่นยำ (IPM) ได้ประสบความสำเร็จอย่างสำคัญในสาขาฟิสิกส์แบบ attosecond ทีมวิจัยได้เสนอโครงการใหม่ที่เรียกว่า "polarization gate attosecond" ซึ่งสามารถตรวจจับพลวัตของความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนได้อย่างรวดเร็วในไอออนไนเซชันของอะตอมที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์อย่างแข็งแกร่ง ผลการวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review Letters ซึ่งเป็นวารสารฟิสิกส์ชั้นนำ และได้รับเลือกให้เป็นข้อเสนอแนะของบรรณาธิการ
การเปิดเผยกฎของพลวัตอิเล็กทรอนิกส์ภายในสสารในช่วงเวลาแอตโตวินาทีเป็นพื้นฐานทางกายภาพที่สำคัญสำหรับการรับรู้และทำความเข้าใจกระบวนการทางโฟโตฟิสิกส์และโฟโตเคมีที่เร็วมากในธรรมชาติ ด้วยเหตุนี้ รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2023 จึงมอบให้แก่ 3 นักวิทยาศาสตร์ที่มีผลงานโดดเด่นในการวิจัยด้านฟิสิกส์แอตโตวินาที ในบรรดาเทคนิคสเปกโทรสโคปีมากมายสำหรับการวัดในแอตโตวินาที เทคนิคสตรีคเชิงมุมแอตโตวินาที (หรือที่เรียกว่า "แอตโตวินาที") เป็นวิธีเฉพาะในการตรวจสอบกระบวนการทางอิเล็กทรอนิกส์ไดนามิกของแอตโตวินาที เนื่องจากมีคุณสมบัติอ้างอิงตัวเอง โดยความละเอียดของเวลาแอตโตวินาทีสามารถทำได้โดยใช้พัลส์เลเซอร์เฟมโตวินาทีโดยไม่ต้องใช้พัลส์แสงแอตโตวินาที "แอตโตวินาที" เป็นวิธีเฉพาะในการตรวจสอบไดนามิกของกระบวนการทางอิเล็กทรอนิกส์ในแอตโตวินาทีอย่างลึกซึ้ง เทคนิค "attosecond" ได้รับการนำไปใช้ในการวัดเวลาการอุโมงค์อิเล็กตรอนในสนามแรง เวลาหน่วงของการแตกตัวของไอออนสองตัวในการแตกตัวแบบคู่ต่อเนื่อง ฯลฯ ได้สำเร็จ อย่างไรก็ตาม เทคนิค "attosecond" แบบดั้งเดิมไม่สามารถนำมาใช้กับกระบวนการทางกายภาพที่ซับซ้อนกว่าได้โดยตรง เช่น ความสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอน เนื่องจากใช้พัลส์ออปติกโพลาไรซ์แบบวงรี - ความสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอน และกระบวนการทางกายภาพที่ซับซ้อนกว่าอื่นๆ
เพื่อเอาชนะปัญหานี้ ทีมวิจัยของ Xiaojun Liu ได้เสนอรูปแบบ "attosecond" โดยอาศัยพัลส์เลเซอร์ "polarization gate" และนำไปใช้ในการตรวจจับพลวัตความสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอน-อิเล็กตรอนแบบเรียลไทม์ในกระบวนการสร้างไอออนแบบอะตอมคู่ที่มีสนามแรงสูงได้สำเร็จ การตรวจจับพลวัตความสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอน-อิเล็กตรอนแบบเรียลไทม์ในกระบวนการสร้างไอออนแบบอะตอมคู่ที่มีสนามแรงสูง โดยอิงจากระบบเลเซอร์เฟมโตวินาทีที่เสถียรด้วยเฟสซองพาหะที่พัฒนาและสร้างขึ้นก่อนหน้านี้ ทีมวิจัยได้สังเคราะห์พัลส์ออปติกอัลตราสั้น "polarization gate" ได้สำเร็จโดยควบคุมการหน่วงเวลาและเฟสซองพาหะของพัลส์เลเซอร์เฟมโตวินาทีแบบโพลาไรซ์วงกลมสองลำที่หมุนซ้ายและหมุนขวาอย่างแม่นยำ ทำให้ได้โพลาไรเซชันแบบวงรีของพัลส์เลเซอร์ในความแม่นยำของเวลา attosecond และการควบคุมที่แม่นยำ สถานะโพลาไรเซชันแบบวงรีของพัลส์เลเซอร์สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำในความแม่นยำของเวลา attosecond เมื่อเปรียบเทียบกับพัลส์ออปติกโพลาไรซ์แบบวงรีเดี่ยวที่ใช้กันทั่วไปในเทคโนโลยีแอตโตวินาทีก่อนหน้านี้ พัลส์อัลตราสั้น "เกตโพลาไรซ์" ไม่เพียงแต่สามารถเตรียมสถานะสหสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนได้อย่างมีประสิทธิภาพและขับเคลื่อนการปล่อยสหสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนในบริเวณโพลาไรซ์ใกล้ศูนย์กลางของมันเท่านั้น แต่ยังคงคุณลักษณะของการสุ่มตัวอย่างความแม่นยำสูงของเวลาการปล่อยอิเล็กตรอนในแถบเชิงมุมแอตโตวินาทีอีกด้วย ทีมวิจัยใช้สนามแรงของอะตอมอาร์กอนเพื่อสุ่มตัวอย่างเวลาการปล่อยอิเล็กตรอน ทีมวิจัยได้สาธิตเทคนิค "เกตโพลาไรซ์แอตโตวินาที" ได้สำเร็จโดยการศึกษาความแตกต่างของเวลาการปล่อยอิเล็กตรอนที่สัมพันธ์กันระหว่างสถานะที่ถูกกระตุ้นสองครั้งที่เกิดจากกระบวนการไอออไนเซชันสองครั้งสนามแรงของอะตอมอาร์กอนเป็นตัวอย่าง การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการแตกตัวเป็นไอออนของอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องสองตัวในสถานะกระตุ้นเป็นสองเท่านั้นดำเนินการเป็นหลักผ่านช่องสัญญาณสองช่องที่แตกต่างกัน และเทคนิค "ประตูโพลาไรเซชันที่สอง" สามารถวัดความแตกต่างของเวลาการแตกตัวเป็นไอออนระหว่างอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องสองตัวที่สอดคล้องกับช่องสัญญาณต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ ซึ่งคือ 234 (±22) อาร์เซก และ 1,043 (±73) อาร์เซก ตามลำดับ
