Интерферометрия электронных волновых пакетов представляет собой современный метод исследования динамики электронов в атомах, молекулах и твердых телах с временным разрешением на уровне фемто- и аттосекунд. Основная идея метода заключается в разделении электронного волнового пакета на два или несколько когерентных компонента, их независимом эволюционировании и последующем наложении для получения интерференционного сигнала, несущего информацию о фазе и времени движения электронов.
Электронные волновые пакеты формируются с помощью коротких ультрафиолетовых или рентгеновских импульсов, длительность которых сопоставима с периодами внутренней электронной динамики. Важнейшей характеристикой таких пакетов является их когерентность и спектральная ширина, определяющая временное разрешение измерения.
Когерентное возбуждение: Для создания интерферирующих волновых пакетов применяются последовательности ультракоротких импульсов, которые могут быть двух видов:
Фазовое управление пульсами позволяет варьировать интерференционные условия, что делает возможным измерение относительных фаз и динамики когерентных состояний.
Разделение и задержка: Для наблюдения интерференции волновой пакет делится на два компонента с использованием либо оптических схем, либо электрических полей, которые создают временную задержку между компонентами. Эта задержка становится параметром интерферометрического измерения, позволяя восстановить динамику электронов с субфемтосекундной точностью.
Интерференция электронных волновых пакетов проявляется в виде модуляций вероятности обнаружения электрона в пространстве или энергии. Амплитуда и фаза интерференционных структур зависят от:
Временное разрешение интерферометрии определяется шириной спектра пульса и длительностью волнового пакета. Для аттосекундных пакетов временное разрешение достигает единиц десятков аттосекунд, что позволяет наблюдать ультрабыструю перераспределение электронов и процессы туннелирования.
Фотоэлектронная спектроскопия: Наиболее распространенный метод – регистрация энергии и углового распределения вылетевших электронов. Интерференционные паттерны проявляются в виде колебаний интенсивности в зависимости от временной задержки.
Хроматография временных сдвигов: Использование двух когерентных импульсов с известной фазой позволяет измерять временные сдвиги в динамике электронных переходов, обеспечивая информацию о фазовой эволюции волнового пакета.
Смешанные методы: Комбинация фотоэлектронной регистрации и измерений вторичных процессов (например, ионизации соседних электронов) повышает чувствительность к фазовым характеристикам волнового пакета.