Uma equipe da TU Wien e da UC San Diego relata na Nature Photonics que pulsos de laser ultravioleta sobre hélio produziram raios X acima do limite padrão de energia por meio de um processo correlacionado de dois elétrons.
Físicos da TU Wien e da Universidade da Califórnia em San Diego relatam ter gerado raios X com energias superiores às que a teoria padrão da emissão de luz induzida por laser permite. No quadro estabelecido, conhecido como geração de harmônicos de alta ordem, um campo laser intenso arranca um elétron de um átomo, acelera-o e o leva de volta ao átomo, onde sua energia é liberada como rajadas muito curtas de luz de alta frequência. A teoria define uma energia máxima de fóton para esse processo, chamada corte, além da qual a emissão deve ser extremamente fraca. O novo trabalho, publicado na Nature Photonics, descreve um sinal claro além desse limite, que os pesquisadores atribuem a um efeito não coberto pelo modelo de um único elétron.
Segundo o anúncio da universidade, a equipe direcionou pulsos de laser ultravioleta intensos a átomos de hélio e ajustou as condições para que os dois elétrons do hélio fossem removidos em sequência. Embora tenham sido liberados em momentos diferentes, seus movimentos permaneceram ligados por correlações quânticas. Moldando os pulsos com cuidado, os pesquisadores fizeram os dois elétrons voltarem ao átomo ao mesmo tempo, de modo que a energia de dois elétrons foi liberada de uma só vez e um único fóton de raios X de maior energia pôde resultar. No espectro medido, encontraram um segundo patamar, mais fraco, de emissão sustentada, que se estendia bem além do corte convencional. O efeito apareceu com o hélio, cujos dois elétrons são fortemente correlacionados, mas não com os elétrons externos de argônio e neônio nas condições experimentais usadas.
Os pesquisadores sugerem que a emissão possa servir como sonda sensível de como os elétrons interagem dentro dos átomos, já que a forma do espectro, sua energia máxima e a dependência da polarização do laser carregam informações sobre processos que ocorrem em attossegundos, ou bilionésimos de bilionésimo de segundo. Afirmam que o princípio poderia, no futuro, ser estendido a moléculas e materiais sólidos, o que poderia orientar trabalhos em tecnologias quânticas e no projeto de nanomateriais, embora essas aplicações continuem prospectivas e não demonstradas. Os resultados vêm de uma única colaboração de pesquisa e são apresentados como descritos pelas instituições envolvidas; replicação independente e mais trabalho teórico serão necessários para estabelecer a abrangência do mecanismo.
