Schema schematico della tecnologia TIPTOE.Specchi speciali dividono un raggio laser in impulsi laser forti (EF) e deboli (ES). Quando i raggi laser raggiungono la camera piena d'aria o di gas, gli elettroni fuoriescono dai loro atomi (ionizzazione a tunnel) e vengono catturati dalle piastre metalliche. Le variazioni di ionizzazione vengono utilizzate per misurare la forma dell'impulso laser. Credito:Istituto per le scienze di base
Un team di ricercatori del Center for Relativistic Laser Science, all'interno dell'Istituto per le scienze di base (IBS) hanno sviluppato un metodo per misurare la forma degli impulsi laser nell'aria ambiente. A differenza delle strategie convenzionali, non richiede un ambiente sottovuoto e può essere applicato a fasci laser di diverse lunghezze d'onda (UV, visibile o più lungo). Questa tecnica brevettata, attualmente disponibile per il trasferimento tecnologico e la commercializzazione, è stato ora pubblicato in ottica , e si prevede di accelerare gli studi sull'interazione luce-materia.
Gli esperti mirano a utilizzare la luce laser per controllare il comportamento degli elettroni, e potenzialmente per manipolare le correnti elettriche. Però, per raggiungere questi obiettivi, è essenziale conoscere la forma d'onda di un impulso laser. Poiché gli eventi molecolari si verificano in soli attosecondi (1 come =10-18 secondi), il metodo esistente per studiarli si basa sulla generazione di impulsi a raggi X ad attosecondi che richiede apparecchiature di rilevamento in camere a vuoto. I ricercatori di IBS hanno ideato un approccio alternativo chiamato TIPTOE (ionizzazione a tunnel con una perturbazione per l'osservazione nel dominio del tempo di un campo elettrico) che non necessita né di impulsi di raggi X né di condizioni di vuoto.
TIPTOE si basa su due impulsi laser sovrapposti:uno forte e uno debole. Atomi o molecole esposti a campi elettrici intensi, come quelli creati da forti impulsi laser, possono perdere alcuni dei loro elettroni in un fenomeno chiamato ionizzazione a tunnel. Il metodo TIPTOE dipende dall'intensità del campo elettrico e dalla ionizzazione tunnel degli elettroni degli atomi nell'aria. Le differenze di tempo tra gli impulsi laser sovrapposti forti e deboli fanno variare l'intensità del campo elettrico. Poiché una maggiore intensità del campo elettrico corrisponde a una maggiore ionizzazione, le variazioni del campo elettrico si riflettono direttamente sulla ionizzazione del tunnel. E a sua volta, questi cambiamenti nella ionizzazione del tunnel vengono utilizzati per misurare la forma dell'impulso laser. Poiché la ionizzazione tunneling dura solo 200 attosecondi, il metodo TIPTOE può fornire una risoluzione temporale sufficiente per misurare UV, visibile, e pule di lunghezza d'onda maggiore.
Confronto tra il metodo ad impulsi a raggi X ad attosecondi X-ray (blu) e TIPTOE (rosso) per convalidare la nuova tecnica sviluppata dagli scienziati dell'IBS. Le forme d'onda misurate con TIPTOE corrispondono a quelle ottenute con il metodo convenzionale. Credito:Istituto per le scienze di base
Gli scienziati dell'IBS hanno convalidato TIPTOE confrontandolo con la tecnica convenzionale di generazione di impulsi a raggi X, e i risultati sono stati gli stessi.
"Il più grande vantaggio di TIPTOE è l'universalità di questa tecnica a diverse lunghezze d'onda, " spiega Kyung Taec Kim, l'autore principale di questo studio.
