Un gruppo di TU Wien e UC San Diego riferisce su Nature Photonics che impulsi laser ultravioletti sull'elio hanno prodotto raggi X sopra il limite energetico standard tramite un processo correlato a due elettroni.
Fisici della TU Wien e dell'Università della California a San Diego riferiscono di aver generato raggi X con energie superiori a quelle consentite dalla teoria standard dell'emissione di luce indotta da laser. Nel quadro consolidato, noto come generazione di armoniche elevate, un forte campo laser strappa un elettrone da un atomo, lo accelera e lo riporta verso l'atomo, dove la sua energia viene rilasciata come brevissimi lampi di luce ad alta frequenza. La teoria fissa per questo processo un'energia massima del fotone, detta cutoff, oltre la quale l'emissione dovrebbe essere estremamente debole. Il nuovo lavoro, pubblicato su Nature Photonics, descrive un segnale netto oltre tale confine, che i ricercatori attribuiscono a un effetto non coperto dal modello a singolo elettrone.
Secondo l'annuncio dell'università, il gruppo ha diretto intensi impulsi laser ultravioletti su atomi di elio, impostando le condizioni in modo che entrambi gli elettroni dell'elio fossero rimossi in successione. Pur liberati in momenti diversi, i loro moti sono rimasti collegati da correlazioni quantistiche. Modellando con cura gli impulsi, i ricercatori hanno fatto tornare entrambi gli elettroni sull'atomo nello stesso istante, così che l'energia di due elettroni è stata rilasciata in una volta e ne poteva risultare un singolo fotone X di energia maggiore. Nello spettro misurato hanno trovato un secondo plateau, più debole, di emissione sostenuta, che si estendeva ben oltre il cutoff convenzionale. L'effetto è comparso con l'elio, i cui due elettroni sono fortemente correlati, ma non con gli elettroni esterni di argon e neon nelle condizioni sperimentali usate.
I ricercatori suggeriscono che l'emissione possa servire come sonda sensibile dell'interazione tra elettroni negli atomi, poiché la forma dello spettro, la sua energia massima e la dipendenza dalla polarizzazione del laser portano informazioni su processi che avvengono in attosecondi, cioè miliardesimi di miliardesimo di secondo. Affermano che il principio potrebbe in futuro essere esteso a molecole e solidi, con possibili ricadute sulle tecnologie quantistiche e sulla progettazione di nanomateriali, ma tali applicazioni restano prospettiche e non dimostrate. I risultati provengono da un'unica collaborazione di ricerca e sono presentati come descritti dalle istituzioni coinvolte; saranno necessarie una replica indipendente e ulteriore lavoro teorico per stabilire la portata del meccanismo.
