研究人员开发了创新的方法，通过使用特殊结构的光束来控制原子和分子的电离，挑战了传统的限制。这一突破可能会推动成像、粒子加速和量子计算的进展，通过精确控制原子中的电子喷射。
来自渥太华大学的一支研究团队在理解原子和分子电离方面取得了重要进展，这是一种在物理学中具有基本过程，在包括X射线生成和等离子体物理等多个领域都有影响。
想想原子——我们周围一切的构建块。有时，它们会失去电子，变成带电粒子（即电离）。这种情况发生在闪电、等离子电视甚至北极光中。直到现在，科学家们认为他们只能以有限的方式控制这一过程。
此次研究由渥太华大学物理系的全职教授Ravi Bhardwaj和博士生Jean-Luc Begin领导，并与Ebrahim Karimi、Paul Corkum和Thomas Brabec教授合作，介绍了使用特殊结构光束控制电离的创新方法。
电离在强场物理学和阿秒科学中至关重要，它描述了电子如何从原子键中逃逸。传统上，人们认为这一过程无法超越某些限制进行操控。然而，这项新研究挑战了这一观念。
“我们已经证明，通过使用光涡旋光束——携带角动量的光束——我们可以精确控制电子是如何从原子中喷射出来的，”Bhardwaj教授解释道。“这一发现为增强成像和粒子加速等领域的技术开辟了新的可能性。”
这项研究在渥太华大学的先进研究综合体进行，历时两年。研究小组发现，光涡旋光束的手性和特性显著影响电离率。通过调整光束内“零强度区域”的位置，他们实现了选择性电离，引入了一种名为光学二色性的全新概念。
研究的主要发现包括：
- 首次展示了依赖于携带角动量的光束特性的电离。
- 对电离过程的增强控制可能导致超越当前局限的成像技术的进步。
- 对如何工程化光以在前所未有的方式影响电子行为的新理解。
这项工作建立在该领域的基础理论之上，具有革命化科学家对电离的研究方法的潜力。这不仅仅是学术教科书中的内容——它可能导致更好的医学成像、更快的计算机以及更有效的材料研究方式。对于量子计算尤其有前景，因为控制单个粒子至关重要。
Bhardwaj教授强调这一突破的重要性：“改变我们对电子喷射方式的思考一直很具挑战性，但我们的研究证明，使用先进的激光技术能够带来对科学和技术有影响的新发现。”
