На синхротроне UVSOR по парам импульсов измерили распад 4d-дырки ксенона за около 6 фс

Исследователи из синхротронного центра UVSOR (Институт молекулярных наук, Япония) и партнёрских организаций напрямую во временной области наблюдали распад 4d-дырки ксенона, то есть вакансии на внутренней оболочке, сообщает EurekAlert. Они использовали пары фазово-когерентных импульсов крайнего ультрафиолета от синхротрона. Импульсы выбивали фотоэлектронные волновые пакеты, которые интерферировали друг с другом. Контраст интерференционных полос снижался за несколько фемтосекунд по мере роста задержки между импульсами. Работа опубликована в Physical Review A 6 октября 2026 года. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗

Модель с литературными временами жизни остовной дырки 5,9 и 6,3 фемтосекунды воспроизвела быстрое падение контраста полос. Распад 4d-дырки ксенона определяется оже-распадом: валентный электрон заполняет вакансию, а другой электрон вылетает.

Интерферометрия парами когерентных импульсов

До середины 2000-х такую динамику в основном оценивали по спектральной ширине линий фотоэлектронов. Позднее аттосекундный стриккинг сделал возможным наблюдение во временной области. Команда предлагает альтернативу на основе когерентных пар импульсов и распространяет интерферометрию фотоэлектронных волновых пакетов на остовные дырки, созданные фотоионизацией.

На канале BL1U синхротрона UVSOR-III пары фазово-когерентных импульсов излучали два последовательных ондулятора, разделённых фазосдвигающим магнитом. Энергия фотонов составляла 93,4 эВ при ширине полосы около 3%. Фазосдвигающий магнит задавал задержку между импульсами с аттосекундным разрешением. Полусферический анализатор регистрировал спектры фотоэлектронов в зависимости от задержки. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗

Ксенон и гелий как эталон

Эталоном служил гелий, у которого нет сопоставимого распада; его контраст полос показал собственные потери контраста установки. В обоих газах полосы шли с шагом 40 аттосекунд, что соответствует оптическому циклу света. В гелии контраст снижался медленно, что авторы связывают главным образом с энергетическим разбросом и эмиттансом электронного пучка. Вклад вносили также неполное перекрытие и дисбаланс интенсивности между ондуляторами. В ксеноне контраст падал заметно быстрее, что авторы объясняют фемтосекундным временем жизни остовной дырки.

Контраст в ксеноне также осциллировал с периодом около 2 фемтосекунд. По словам авторов, эти биения возникают из-за когерентного возбуждения спин-орбитального расщепления. Расчёты по модели с опубликованными временами жизни воспроизвели и спад, и биения и дали спин-орбитальное расщепление, хорошо согласующееся с установленными значениями.

Авторы называют это первым применением интерференции фотоэлектронных волновых пакетов к короткоживущему состоянию с остовной дыркой. Они предлагают распространить подход на молекулы и конденсированные среды и полагают, что более короткие длины волн станут доступны на синхротронах со сверхмалым эмиттансом. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗