Quando i fotoni di luce interagiscono con le particelle di materia, una varietà diversificata di processi fisici può svolgersi in tempi ultraveloci. Per esplorarli, i fisici attualmente utilizzano esperimenti di "sonda a pompa a due colori", in cui un ultracorto, l'impulso laser a infrarossi viene prima sparato su un materiale, facendo muovere i suoi elettroni costituenti. Dopo un ritardo controllabile, questo impulso è seguito da un treno altrettanto breve, impulsi ultravioletti estremi, ionizzare il materiale.

Misurando la ionizzazione totale che segue gli impulsi insieme agli spettri di energia degli elettroni risultanti, i fisici possono teoricamente saperne di più sull'ultraveloce, interazioni luce-materia. In una nuova ricerca pubblicata in EPJ D , un team internazionale di fisici, guidato da Eric Suraud presso l'Università di Tolosa, scoperto che questi segnali sono in effetti dominati dall'interazione meno interessante tra gli elettroni e il laser infrarosso iniziale. Mostrano che informazioni più utili sono sepolte più in profondità all'interno di questi segnali, e richiede tecniche sofisticate per districarlo.

Le scoperte del team potrebbero consentire ai fisici di saperne di più su processi come la visione e la fotosintesi, così come tecnologie come i pannelli solari; tutto ciò è guidato da interazioni ultraveloci tra luce e materia. Le loro analisi analitiche e numeriche offrono le prime indicazioni delle tecniche matematiche che possono essere utilizzate per estrarre informazioni fisicamente utili da dati grezzi, dati pompa-sonda. Forniscono anche un'idea iniziale su come queste informazioni possono essere distinte dalle firme derivanti dal laser a infrarossi iniziale.

Suraud e colleghi hanno ottenuto questi risultati considerando le risposte di sistemi che includono atomi di elio, molecole di azoto biatomico, e cluster ionizzati di sodio, a esperimenti di pump-probe a due colori. Il team afferma che i loro risultati richiedono miglioramenti sia agli approcci sperimentali che teorici alla tecnica. Nel futuro, questo potrebbe potenzialmente consentire ai fisici di sviluppare robusti set di strumenti analitici e numerici per studiare le interazioni ultraveloci tra luce e materia.