Spostamento di elettroni catturati da brillante luce ultravioletta
Per ottenere un assaggio di qualcosa di piccolo e veloce come un elettrone che si sposta all’interno di atomi, molecole o solidi, è necessaria una luce brillante con impulsi ultracorti in grado di estendersi alla scala degli attosecondi. Per creare questa forma di luce, nel corso degli ultimi anni gli scienziati hanno utilizzato impulsi laser intensi per illuminare una nube di gas debolmente ionizzato. Conosciuto come generazione di armoniche di ordine elevato (High-Harmonic Generation, HHG), questo processo sposta le lunghezze d’onda della luce laser verso lunghezze d’onda più corte, e genera impulsi ad attosecondi. Nel progetto ALPINE (Attosecond source from laser-plasma interaction), finanziato dall’UE, gli scienziati sono riusciti per la prima volta a generare un processo HHG in relazione a obiettivi speculari al plasma, mediante illuminazione con un impulso laser a due cicli. Quando gli intensi impulsi laser colpiscono le superfici lucidate a livello ottico, producono un plasma denso che agisce come specchio. Questa interazione laser-plasma conduce alla generazione di lampi di luce ultravioletta ad attosecondi, i quali sono più corti e luminosi. Il lavoro degli scienziati ha portato alla prima dimostrazione sperimentale di un processo HHG nel limite relativistico (a intensità che vanno al di sopra di un certo limite, la luce laser accelera gli elettroni bersaglio quasi alla velocità della luce). Per raggiungere questo obiettivo, il progetto ALPINE ha apportato molti miglioramenti al sistema laser esistente, con lo scopo di ottenere un eccellente contrasto temporale. Il piedistallo è stato ridotto di molti ordini di grandezza attraverso la combinazione di un filtro temporale con onda polarizzata incrociata e uno specchio al plasma. Il controllo della dispersione relativa al sistema laser ha portato all’eliminazione dei preimpulsi parassiti. Un’osservazione importante, la quale sottolinea il fatto che le armoniche relativistiche di ordine elevato conducono alla generazione di impulsi laser ad attosecondi, riguarda la relazione del processo HHG alla fase trasportatore-involucro dell’impulso laser. Il progetto ALPINE ha dimostrato che l’HHG è un prerequisito dell’attofisica; l’aspetto innovativo riguarda l’illuminazione dei bersagli con impulsi laser a due cicli, piuttosto che sorgenti laser tradizionali a cicli multipli, per la generazione di impulsi ad attosecondi. I risultati del progetto dovrebbero consentire un ulteriore studio della dinamica elettronica ultraveloce in questione.
Parole chiave
Impulsi ad attosecondi, estremo ultravioletto, generazione di armoniche di ordine elevato, interazione laser-plasma, laser a due cicli
