图片来源：苗宇等
自量子力学早期以来，粒子隧道穿过潜在屏障需要多长时间的问题引发了一场长期的辩论。为了解决这个问题，中国的科学家提出并展示了一种新型的阿托秒尺度条纹方法，可以准确地确定原子中电子的隧穿时间。实验结果表明，隧穿时间接近于零，精度为几阿托秒。
定时光电离对于我们理解光和物质如何在最基本的层面上相互作用至关重要。阿托秒计量学的出现使我们能够访问原子和分子中电子自然尺度的时序信息。attoclock是一种功能强大的工具，可以访问短时间尺度，其中使用近乎圆偏振的激光场将电子的隧穿时间映射到激光偏振平面中光电子动量光谱的偏移角度。
然而，从偏移角度精确重建电离时间提出了一项艰巨的理论任务，其中包括对库仑势效应和多电子相关性的处理。因此，隧穿时间问题的实验结论取决于库仑相互作用的理论建模。到目前为止，隧道时间是否有限的问题仍在争论中。
在发表在《光：科学与应用》杂志上的一篇新论文中，由华中科技大学武汉光电国家实验室和物理学院李敏教授、周月明教授和卢培祥教授领导的科学家团队提出并展示了一种方案，可以在没有任何理论计算的情况下，通过实验确定原子钟中的隧穿时间。该方案在基波驱动场中增加了一个扰动二次谐波场。通过分析PMD中光电子产率的相对相位依赖性，精确测量了隧穿时间。
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该团队应用该方案研究了氩原子的强场隧穿电离时间，并以几阿托秒的精度确定隧穿时间接近于零。
利用目前的方案，研究小组进一步检索了具有不同能量的电子的电离时间。他们发现，在最可能的发射角下，从测量中提取的隧道电离时间随着电子能量的增加而减少，这与经典轨迹模型的预测相矛盾。这仍然是一个值得进一步调查的有趣话题。
该方案是自引用的，独立于库仑效应的理论建模。将这种方法扩展到分子甚至固体不仅可以为我们提供激光 – 物质相互作用的基本动力学，还可以为我们提供检索目标几何信息的潜力。
更多信息：苗宇等人，用阿托秒尺度条纹法充分实验测定隧穿时间，光：科学与应用（2022）。DOI： 10.1038/s41377-022-00911-8
期刊信息：Light： Science & Applications
