I ricercatori del Laboratorio di fisica dell'attosecondo della LMU e del Max Planck Institute for Quantum Optics hanno sviluppato un microscopio che traccia il movimento degli elettroni.

Il moto degli elettroni procede su scale temporali che vanno da pochi femtosecondi fino ad attosecondi. Questo li rende impercettibili all'occhio umano. Ora, ricercatori del Laboratory for Attosecond Physics (LAP) della LMU e del Max Planck Institute for Quantum Optics (MPQ) a Garching, Germania, hanno collaborato con il Joint Attosecond Laboratory (JASLab) di Ottawa, Canada, sviluppare un microscopio che visualizzi i movimenti degli elettroni. Usando il loro metodo basato sul laser, gli scienziati sono ora in grado di filmare ciò che accade all'interno di atomi o molecole, quando i loro elettroni sono eccitati dalla luce.

"La sfida chiave nella visualizzazione degli elettroni è la loro velocità, " spiega il dott. Matthias Kübel, un ex membro del team del professor Matthias Kling alla LMU. "Per seguire il loro movimento, dobbiamo congelarlo a intervalli molto brevi, come con una telecamera ad alta velocità. Lo abbiamo fatto utilizzando impulsi laser che sono durati meno di cinque femtosecondi, " aggiunge. I ricercatori hanno applicato impulsi laser a femtosecondi agli atomi di argon, alterando così il comportamento dei loro elettroni. "Ci sono voluti meno di 12 femtosecondi perché la distribuzione degli elettroni cambiasse dalla forma iniziale a ciambella a quella di arachide, " dice Kübel. "Mentre il movimento degli elettroni è estremamente veloce, è ricorrente, permettendoci di monitorare la riproducibilità del nostro metodo."

Usando il loro microscopio, gli scienziati hanno mostrato come gli elettroni sono distribuiti all'interno di uno ione argon, e come la loro configurazione cambia nel tempo. Ciò è stato ottenuto dirigendo altri due impulsi laser sugli ioni di argon eccitati generati dal primo. In accordo con la meccanica quantistica, questi impulsi laser creano una replica della nuvola di elettroni all'interno degli ioni di argon. Questa replica è ripresa su un rivelatore di elettroni specializzato. Le singole immagini vengono quindi compilate da un computer per recuperare un filmato del movimento dell'elettrone. "Questo ci permette di osservare cosa succede all'interno di atomi o molecole immediatamente dopo che hanno interagito con la luce, " dice Kübel. (LAP/LMU)