Attosecond science with multicolored light waves
- Reference number
- FFL09-0078
- Start and end dates
- 110101-161231
- Amount granted
- 10 000 000 SEK
- Administrative organization
- Lund University
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
My main objective is to further advance the new research field attophysics – the use of the shortest light pulses ever created – and in doing so maintain the world leading position established by the group in Lund. Attosecond pulses represent a novel light source, which was characterized for the first time in 2001. The challenge now is to promote attosecond pulses from a “new and promising” to a “useful” light source. In order to obtain this objective I intend to explore not only the potential for time resolved measurements, but also spectral and spatial measurements and use controlled sequences of pulses to trace electron dynamics in atoms and more complex systems. I propose to reach the above objective by using multicolored light waves. By combining different laser pulses with commensurate frequencies provide unprecedented control over the light, not only the envelope of the light but the actual field structure can be controlled and tailored. I intend to use multicolored light fields in three equally important areas of attosecond physics: Generating light fields: With the aim is to generate controlled sequences of attosecond pulses. Probing light fields: Aiming to produce the optimal light field for each given experiment (including both longer and shorter wavelengths). Controlling light fields: So far attosecond experiments have been done using pump-probe schemes, but by adding a third, intermediate pulse we will be able to control different processes.
Popular science description
Attofysik handlar om att studera händelseförlopp på elektronernas naturliga tidsskala, attosekundsskalan (1 attosekund = 10-18 sekunder). Detta inkluderar bland annat att generera de kortaste ljuspulserna som någonsin har skapats, attosekundspulser. Det kan vara svårt att föreställa sig hur kort en attosekund är, men en jämförelse kan underlätta: en attosekund förhåller sig till en sekund på samma sätt som en sekund förhåller sig till två gånger universums ålder! Det är på den här tidsskalan som elektroner rör sig i atomer och molekyler. Syftet med attofysik är att fördjupa vår inblick i elektronernas dynamik och att lära oss hur vi kan kontrollera deras rörelser. Elektroner och deras rörelser ligger till grund för så gott som alla de fundamentala processerna i fysik, kemi, biologi och fasta tillståndets fysik. Den kortaste möjliga pulslängden för en laserpuls begränsas av ljusets våglängd, pulsen kan inte bli kortare än en optisk cykel, vilket i det synliga våglängdsområdet motsvarar ett par femtosekunder. För att kunna generera attosekundspulser krävs det därför att man utnyttjar ljus med kortare våglängd. Ett sätt att göra detta är genom att utsätta atomer för så starka laserfält att elektroner kan slitas loss och accelereras av fältet. Om en elektron kommer tillbaka och kolliderar med atomen kan energin som den har tillförts från laserfältet omvandlas till en ljuspuls med hög energi och därmed också en kort våglängd som kan sträcka sig långt utanför det synliga området, ända ner till mjuk-röntgen. Ljuspulsen sänds ut under en mycket kort tid då elektronen kolliderar med atomkärnan och det är så attosekundspulser genereras. Målsättning för det här projektet är att vidareutveckla forskningsområdet attofysik och att ta steget från ”ny och lovande” ljuskälla till ”användbar” och därmed stärka Sveriges ställning som ett av de ledande länderna inom fältet. För att uppnå detta kommer vi att utveckla och demonstrera nya tillämpningar av attosekundspulser och kontinuerligt förbättra genereringsprocessen. För att kunna bibehålla Lunds ledande ställning inom detta nya och väldigt snabbt växande forskningsfält behöver gruppen expandera. Det behövs också en fortsatt stark koppling mellan experiment och teori för att kunna utveckla nya tillämpningar. Jag har jobbat med attofysik både experimentellt och teoretiskt och hoppas kunna fortsätta att bidra till utvecklingen av attofysik och att stärka Lunds ledande ställning.