La scoperta che gli elettroni liberi possono muoversi in modo asimmetrico fornisce una comprensione più profonda di uno dei processi fondamentali della fisica:l'effetto fotoelettrico. È stato descritto per la prima volta da Albert Einstein e spiega come la luce ad alta frequenza rilasci elettroni da un materiale. I risultati sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica .

"L'effetto fotoelettrico è stato studiato per molti anni ed è molto edificante capire improvvisamente come funziona in modo più profondo, "dice Marcus Dahlström, Professore Associato di Fisica Matematica presso l'Università di Lund in Svezia, che ha lavorato all'articolo con i colleghi di Lund e dell'Università di Stoccolma.

I ricercatori hanno studiato come un elettrone che è stato appena rilasciato da un atomo tramite l'effetto fotoelettrico può cambiare il suo moto ondoso usando un campo laser. L'elettrone libero può sia assorbire che emettere luce laser, che modifica la rotazione dell'elettrone in modo asimmetrico.

Per scoprire questo fenomeno, i ricercatori hanno utilizzato impulsi laser ultracorti con una precisione temporale su una scala di attosecondi, che è incredibilmente breve:0.000000000000000001 secondi.

La scoperta dell'asimmetria in combinazione con l'elevata risoluzione temporale ha dato ai ricercatori l'opportunità di interrompere il comportamento radicato degli elettroni. Dal solo muoversi su e giù lungo il campo laser, i ricercatori sono riusciti a far diffondere gli elettroni anche lateralmente.

"Ora che abbiamo capito che c'è un'asimmetria nel movimento degli elettroni liberi, possiamo ottenere una migliore comprensione della dinamica quantistica nella fotoionizzazione, "dice Davide Busto, dottorando in Fisica Atomica presso LTH.

Nella fisica classica, le particelle si muovono in modo deterministico da un punto all'altro tramite le leggi di Newton. In contrasto con questo, La meccanica quantistica dice che una particella può spostarsi in più posti contemporaneamente. I ricercatori hanno potuto approfittare di quest'ultimo:

"Quando cambiamo la direzione dell'onda dell'elettrone, stiamo usando l'interferenza meccanica quantistica. Questo è, l'elettrone prende diversi percorsi verso la sua forma d'onda cambiata. Nella fisica classica l'elettrone può andare solo in una direzione."

Il fenomeno del modello di movimento asimmetrico è stato dimostrato sia in esperimenti che in teoria. I risultati si basano sulla conoscenza che gli elettroni aumentano i loro movimenti rotatori quando assorbono la luce, qualcosa che il fisico italo-americano Ugo Fano dimostrò 30 anni fa.

La ricerca mira a controllare gli elettroni negli atomi e nelle molecole con maggiore precisione. A lungo termine, è concepibile che questa e altre conoscenze scientifiche di base su come funzionano gli atomi e le molecole forniranno l'opportunità di migliorare il modo in cui le reazioni sono controllate nelle molecole, che a sua volta può aprire la strada a una chimica più efficace.