近日,我校51黑料
刘纪彩教授团队与瑞典乌普萨拉大学、隆德大学、瑞典皇家工51黑料
、欧洲XFEL等多个国际知名实验团队合作,在物理学领域顶级期刊Physical Review Letters上发表了《Interference between One- and Two-Electron Channels in Resonant Inelastic X-Ray Scattering》学术论文,刘纪彩教授为论文的共同通讯作者(理论工作),博士生王翦参与论文的计算模拟。
量子干涉是微观世界的基本现象,在光谱学中,著名的法诺线形即源于分立共振态与连续态之间的干涉。在共振非弹性X射线拉曼散射(RIXS)这一重要谱学技术中,由于终态能量通常低于电离阈值,连续态通道被"关闭",传统法诺干涉机制不再适用。是否存在新的干涉机制?如何观测并描述分立电子态之间的直接干涉?这些问题长期以来悬而未决。研究团队首次在二维RIXS实验中直接观测到分立电子激发态之间的量子干涉现象,并成功建立了描述该干涉效应的普适理论模型。
以氖原子中的近K吸收边RIXS过程为例,对于分立态的共振散射过程,例如|2p> → |1s-13p> → |2p-13p>过程,散射截面预期应呈现平滑对称共振曲线,但是实验观测到显著的非对称性,不同共振态间存在明显的串扰现象,特别是在|1s-14p>态共振能量区域,|2p-13p>散射强度出现急剧变化。针对这一新奇现象,研究团队发展了一套简洁而普适的离散量子态干涉理论,发现经由两个或更多分立激发态的激发-退激路径抵达同一终态时(例如经由|1s-13p>或|1s-14p>中间态至|2p-13p>终态),不同散射路径对应的量子振幅会发生相干叠加,使得散射截面形成显著的不对称线形,不对称参数由两个干涉通道的跃迁振幅相对大小与相位以及它们的能量差决定,理论结果与实验数据高度吻合。


本工作首次在RIXS中直接揭示了电子态波函数相位信息对散射截面的关键影响,将RIXS谱学的解读从传统的强度分析提升至包含量子相干信息的全新维度。研究成果不仅深化了人们对X射线与物质相互作用量子本质的理解,也为利用量子相位信息调控光与物质相互作用提供了全新思路。
论文链接://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/c5mk-trlz

初审:冯铁岩
复审:林 林
审核:包小勇 田永辉