빛의 파동 타이밍을 바꾸면 원자의 들뜸도 조절할 수 있을까요?

상세 설명

이 연구는 극자외선 기본파(ω₁)와 제3고조파(ω₃) 빛 펄스의 상대 위상을 바꾸어 헬륨 2s² 상태의 점유수를 제어했다. 이 제어에는 ω₁ + ω₁과 ω₃ − ω₁이라는 두 가지 두 광자 들뜸 경로 사이의 간섭을 이용했다.

연구진은 2s² 상태의 자동 이온화 붕괴에서 발생하는 총 전자 수율을 측정해 해당 상태의 점유수를 관찰했다. 전자 수율은 두 고조파의 상대 위상이 두 들뜸 경로를 지배하는 복소 원자 진폭의 위상차와 일치할 때 최대가 되었다.

공명의 스펙트럼 영역에서 계산된 원자 위상차의 변화 양상은 측정 데이터와 잘 일치했다. 다만 시간 순서가 뒤바뀐 −ω₁ + ω₃ 경로도 계산에 포함해야 했다.

이 결과는 에너지가 서로 크게 떨어진 중간 상태들을 거치는 두 광자 이온화 경로 사이의 위상차를 알아낼 수 있는 길을 연다. 또한 최종 상태의 점유수를 관찰하는 방식으로 극자외선 영역에서 간섭 측정을 수행할 수 있는 길도 연다.