Лазерный мир

Международная группа физиков под руководством Улли Айхмана из Института Макса Борна (Берлин) впервые реализовала управление фазой в эксперименте по стимулированному рамановскому возбуждению в диапазоне экстремального ультрафиолета (ЭУФ, или XUV). Эксперимент проведён на свободноэлектронном лазере FERMI в Триесте (Италия). Работа опубликована в журнале Nature Photonics (2026, DOI: 10.1038/s41566-026-02024-9) под названием «Phase control of interfering stimulated Raman pathways in the XUV regime».

Что такое стимулированное рамановское возбуждение в ЭУФ-диапазоне

Стимулированное рамановское рассеяние — это процесс, при котором два фотона с разными энергиями совместно переводят атом или молекулу с одного квантового уровня на другой. В оптическом (видимом) диапазоне эта техника хорошо освоена и широко используется, в том числе для точной спектроскопии и квантового контроля. Однако в диапазоне ЭУФ (фотоны с энергиями порядка десятков электронвольт) подобный контроль до сих пор не был продемонстрирован. Энергичные фотоны позволяют исследовать электронные состояния, недоступные видимому свету; конкретные возможности зависят от элемента и энергии импульсов.

В эксперименте использовали атомы гелия и два квантовых пути, ведущих к одному связанному состоянию He(2s). Меняя фазу одного из световых полей, исследователи усиливали или ослабляли возбуждение: вклады двух путей складывались либо частично компенсировали друг друга.

Небольшие задержки между импульсами меняют их взаимную фазу. Благодаря этому можно управлять результатом перехода, сохраняя саму идею рамановского возбуждения — обмена энергией между атомом и световыми полями.

Как проверили квантовую интерференцию

Ключевые особенности работы:

• эксперимент выполнен на лазере на свободных электронах FERMI;
• объектом исследования стали атомы гелия;
• два рамановских пути приводили к одному конечному состоянию;
• изменение фазы XUV-поля меняло выход возбуждения;
• результат демонстрирует управление интерференцией в экстремальном ультрафиолете.

Почему это важно и что открывается дальше

Управление фазой в ЭУФ-диапазоне — расширяет возможности исследования электронных переходов. Авторы рассматривают перспективы спектроскопии и визуализации, чувствительных к конкретным элементам. Опыт с гелием показывает принцип фазового контроля, но не означает, что уже создан универсальный инструмент для любых молекул и материалов.

Более широкая перспектива: свободноэлектронные лазеры следующего поколения обещают ещё более короткие и яркие импульсы в ЭУФ-диапазоне. Продемонстрированный принцип фазового контроля может стать основой для ЭУФ-спектроскопии с временны́м разрешением и, в перспективе, для квантового управления состояниями электронных оболочек в реальных материалах.

Источник: https://pronedra.ru/xuv-raman-helium-phase-control-835930.html