Spiegelt sich die Phase des Photons, das das Elektron photoemittiert, irgendwie in der Photoelektronen-Wellenfunktion wider?

Stellen Sie sich vor, Sie haben einen trägerhüllstabilen optischen Impuls. Sie verwenden es zur Photoemission eines Elektronenwellenpakets. Dieses Elektronenwellenpaket kann als Überlagerung ebener Wellen betrachtet werden, mit komplexen Amplituden, die in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Geht die Phase des anfänglichen Laserpulses in irgendeiner Weise in diese Beziehung ein?

Experimentell gesprochen, wenn ich zwei Photoelektronen interferieren lasse, hängt das Ergebnis ihrer Interferenz (im Raum oder in der Energie) von der Phase der Photonen ab, mit denen ich diese Elektronen "erzeugt" habe?

Aus dem folgenden Papier geht hervor, dass das Elektronenwellenpaket nur durch die Hüllkurve des Impulses und nicht durch den Träger definiert wird, aber es wäre wirklich großartig, eine Bestätigung zu haben:

Attosekunden-Streaking ermöglicht die Messung der Quantenphase. VS Yakovlev, J. Gagnon, N. Karpowicz und F. Krausz. Phys. Rev. Lett. 105 , 073001 (2010) , arXiv:1006.1827

Höchstwahrscheinlich stören sich die beiden Photoelektronen nicht, da sie getrennte Teilchen und Fermionen sind. Um Beziehungen zwischen der Photonenphase und der Photoelektronen-Wellenfunktionsphase zu erkennen, wäre ein anderes Verfahren erforderlich: ein Verfahren, das zB die Phase eines Photoelektrons mit einem anderen Photon vergleicht, das mit dem Photon verschränkt ist, das das Photoelektron erzeugt hat.
@S.McGrew Diese Photoelektronen sind perfekt in der Lage, Interferenzmuster zu erzeugen. Ein Beispiel aus dem Kopf ist dieses Papier (wo die Spiralmuster durch die Interferenz der Photoelektronen erzeugt werden, die von einem einzelnen Atom durch zwei aufeinanderfolgende XUV-Pulse erzeugt werden, die zeitlich nicht zusammenfallen müssen), aber das ist nur eines in einem Meer von Relevanz Arbeiten in Theorie und Experiment.
Ich lese das Papier wahrscheinlich falsch, aber mein Eindruck ist, dass es um Interferenzen zwischen Photonen im Prozess der Photoionisation geht, nicht um Interferenzen zwischen separat erzeugten Photoelektronen. Hier ist ein Link zu einer herunterladbaren Version des Papiers: [ digitalcommons.unl.edu/cgi/… . Verstehe ich das Papier falsch? Oder vielleicht verstehe ich die Frage des OP falsch.
@S.McGrew Sie interpretieren Madans Frage richtig, denke ich, aber Sie interpretieren das von mir verlinkte Papier falsch. Das Interferenzmuster ist der Elektronenwirbel. Soweit Sie die Alternative der Interferenz von zwei XUV-Photonen, die dann eine Photoionisation erzeugen, gegenüber der von Photoelektronen, die durch separate Impulse erzeugt werden, einrahmen können, ist dies eine falsche Dichotomie - die Linearität von QM zwingt beide Interpretationen dazu, gleichermaßen "real" zu sein. Aber in der Zeitdomäne haben Sie einen Puls, der ein Photoelektronen-Wellenpaket erzeugt, dann einen anderen Puls, der ein zweites erzeugt, und diese beiden interferieren am Detektor.
Aber auf jeden Fall ist der Punkt viel weiter gefasst - Interferenz zwischen Photoelektronen ist ein Standardphänomen, und wenn Sie das nicht überzeugend finden, gibt es mehrere hundert (wenn nicht mehrere tausend) weitere Artikel, aus denen dieses stammt, die ebenfalls ausgestellt werden Photoelektroneninterferenz.
Das Lesen mehrerer Artikel, die durch die Suche nach "Interferenz zwischen Photoelektronen" gefunden wurden, bestätigte Ihre Aussage. Damit es zu einer Interferenz zwischen zwei Photoelektronen kommt, muss meines Erachtens Ungewissheit darüber bestehen, zB welches Atom oder Molekül jedes der beiden Photoelektronen emittiert hat. Dies wäre eine Analogie zu Youngs Doppelspalt-Interferometer. Ist das korrekt?
@S.McGrew Ja, das ist genau richtig.

Antworten (1)

Geht die Phase des anfänglichen Laserpulses in irgendeiner Weise in diese Beziehung ein?

Absolut. Wenn Sie eine Einzelphotonenabsorption durchführen (was in diesem Zusammenhang in der Praxis eine Anregung bedeutet, die von einem klassischen Feld angetrieben wird, in einem Regime, das linear zur Antriebsamplitude * ist), ist die Phase des ausgehenden Photoelektronen-Wellenpakets direkt gegeben durch die Phase des ankommenden Impulses.

Dies ist explizit in Gl. (2) des von Ihnen zitierten Papiers: Wenn sie festlegen, dass die Photoelektronen-Impuls-Raumwellenfunktion durch Absorption eines XUV-Wellenpakets mit Frequenzamplitude verursacht wird E ~ X U v ( ω ) wird von gegeben

χ ~ ( P ) = ich 2 E ~ X U v ( P 2 2 P 0 2 2 ) D ( P ) ,
Sie geben direkt an, dass die Phase Arg ( E ~ X U v ( ω ) ) der Komponente bei Frequenz ω wird auf das entsprechende eingeprägt χ ( P ) , mit nur einer absoluten Phase von ich und die Antwortfunktion D ( P ) im Sinne einer direkten Gleichheit zwischen beiden. (Hier das Dipolmoment D ( P ) kann eine langsam variierende Funktion sein oder auch nicht, je nachdem, wo Sie sich im Spektrum bezüglich verschiedener Resonanzen befinden.)

Es ist mir unklar, warum Sie denken, dass dieses Papier vorschlägt, dass das Photoelektronen-Wellenpaket „nur durch die Hüllkurve des Impulses definiert“ wird, weil dies sicherlich nicht der Fall ist. Für die von Yakovlev et al. betrachteten XUV-Pulse ist die spektrale Phase extrem wichtig: Diese Pulse werden typischerweise (sprich: immer unter Verwendung der aktuellen Technologie) durch die Erzeugung von Harmonischen höherer Ordnung erzeugt, und dieser Mechanismus erzeugt immer XUV-Pulse mit einem intrinsischen Chirp (in der Literatur als „Atto-Chirp“ bekannt), dessen genaue Charakterisierung äußerst wichtig und ein fortlaufendes Gebiet theoretischer und experimenteller Forschung ist.

Vielleicht sind Sie nur besorgt darüber, dass sie das Feld als angeben E X U v ( T ) = R e [ E X U v ( T ) e ich Ω T ] ? Wenn das der Fall ist, dann machen Sie sich keine Sorgen - der Faktor von e ich Ω T ist nur eine Notationsbequemlichkeit und die komplexe Impulsfunktion E X U v ( T ) ist keine reine Hüllkurve – sie kodiert auch die komplizierteren Details der Impulsform, von ihrem Zwitschern aufwärts.


*Das ist natürlich wichtig, und Sie müssen sich in diesem Regime befinden, damit Ihre Frage einen Sinn ergibt. Wenn Sie andererseits in einem QED- oder quantenoptischen Formalismus arbeiten möchten, macht "die Phase des Photons" nicht viel Sinn, wenn Sie darauf bestehen, dass das Feld in einem liegt N = 1 -Photonen-Eigenzustand des Photonenzahloperators, der kanonisch zur Photonenphase konjugiert ist. Die Quantenphase des Zustands des Feldes ist dann wichtig, aber es ist ein viel schwierigeres Terrain, auf dem man arbeiten kann. Oder anders gesagt: Seien Sie bei solchen Dingen sehr vorsichtig mit dem Wort „Photon“.

Vielen Dank Emilio. Meine Hauptursache für Verwirrung war der Begriff der komplexen Hülle. Da in allen Formeln nur diese Hüllkurve verwendet wurde und \Omega nur durch den zentralen Impuls eintritt, hatte ich den Eindruck, dass die Phase von XUV irrelevant ist. Darf ich fragen ob ich das richtig verstanden habe. Wenn ich den Träger innerhalb des Umschlags um pi/2 verschiebe, erhält das EWP auch den gleichen i-Faktor und wird real (im Vergleich zu rein imaginären, die in dem Papier diskutiert werden)? Ist das richtig?
Das sieht für mich richtig aus, ja.