Bild: László Veisz
Forskningsprojekt Med hjälp av optisk levitation, unikt korta högeffektlaserpulser och banbrytande simuleringar kommer projektet att försöka finna sätt att åstadkomma de kortaste elektron- och ljuspulserna som någonsin skapats i ett laboratorium. De mål som forskningen inriktats mot kommer att ha betydande inflytande på en lång rad områden, exempelvis kvantmekaniska elektronprocesser i atomer, ljusdriven snabb elektronik, biologisk strukturbestämning och extremt tidsupplösta mätningar.
Projektet finansieras av Vetenskapsrådet. Anslaget är ett så kallat miljöanslag.
University of Gothenburg :
Responsible researcher: Dag Hanstorp
PhD Student: Javier Marmolejo
University of Gothenburg :
Responsible researcher: Mattias Marklund
Assistant Professor: Arkady Gonoskov
Assistant Professor: Thomas Blackburn
Postdoc: Julien Ferri
Postdoc: Shikha Bhadoria
Laserljus, där alla ljuspartiklar rör sig unisont och utan att sprida sig nämnvärt, har inneburit en vetenskaplig och teknisk revolution. Allt från CD- och DVD-läsare, medicinska tillämpningar och svetsning till grundläggande experiment inom atom- och molekylfysik har möjliggjorts via laserns unika egenskaper. Sedan mitten på 1980-talet har den tillgängliga laserintensiteten ökat för varje år via en ny teknik för vilken Gerard Mourou och Donna Strickland tilldelades den ena halvan av nobelpriset i fysik 2018. Nu kan effekten hos en enda laserpuls uppgå till en miljon miljarder watt. Med dessa effekter, fokuserade på mikrometer-stora ytor, blir intensiteten enorm. Redan nu kan man använda dessa fantastiska laseregenskaper för att accelerera korta elektronpulser, och dessa elektroner kan användas för att filma molekylära och atomära processer. Elektronerna uppnår hastigheter nära ljusets hastighet vid sådan acceleration, och ärver också egenskaper från både laserpulsen och källan till elektroner, normalt sett en gas. Dagens teknik har dock begränsningar, då det inte går att göra lika korta elektronpulser som laserpulser. Detta begränsar möjliggöra att genomföra extrema mätningar, som till exempel att fotografera elektronernas dynamik i en atom. Därför finns det också ett stort intresse av att hitta nya metoder för att realisera dessa ultrakorta elektronpulser, för att ge möjligheten att studera nya fenomen inom kemi, biologi, och medicin samt grundläggande fysik.
För att åstadkomma detta så krävs ett unikt samarbete mellan experiment och teori, någon som kan realiseras inom detta projekt. I detta projekt kommer att belysa vi en mikroskopisk partikel med en extremt kort och kraftig laserpuls. För att undvika växelverkan med partikelns provhållare, vilket kraftigt skulle påverka våra resultat, kommer vi istället att levitera partikeln i en så kallad optisk fälla vilken består av en (andra) fokuserad laserstråle. I denna fälla dras en partikel i strålens närhet till laserstrålens mest intensiva del där den kommer fångas och stanna kvar så länge laserljuset är på. Men denna metod kan vi utan att vidröra partikeln hålla den fast inne i en vakuumkammare och därigenom genomför experiment där vi studerar växelverkan mellan den intensiva laserpulsen och partikeln. Den andra halvan av 2018 års Nobelpris i fysik tilldelades Arthur Ashkin för att ha utvecklat metoden att påverka partiklar med hjälp av ljus.
Med hjälp av optisk levitation, unikt korta högeffektlaserpulser och banbrytande simuleringar kommer vi i detta projekt att försöka finna sätt att åstadkomma de kortaste elektron- och ljuspulserna som någonsin skapats i ett laboratorium. De mål som forskningen inriktats mot kommer att ha betydande inflytande på en lång rad områden, exempelvis kvantmekaniska elektronprocesser i atomer, ljusdriven snabb elektronik, biologisk strukturbestämning och extremt tidsupplösta mätningar.
