Физики исследовали зависимость процессов многофотонной ионизации атомов лития от направления круговой поляризации и его интенсивности. Для этого они поместили охлажденные атомы в оптическую ловушку и облучили их мощным лазерным импульсом. Ученые обнаружили дихроизм в спектрах рассеянных электронов, который был объяснен хиральной асимметрией системы «атом+поле».

Результаты опубликованы Physical Review Letters, а также в виде препринта на arxiv.org.

Дихроизмом называется свойство объектов по-разному взаимодействовать со светом разных поляризаций, а круговым дихроизмом называется ситуация, когда речь идет о круговой (циркулярной) поляризации. Обычно он ассоциируется с хиральными молекулами, однако в атомах круговой дихроизм может проявляться гораздо сильнее. Для этого атом должен находиться в поляризованном состоянии, то есть в таком состоянии, при котором его орбитальный момент максимально, насколько это позволяет квантовая механика, ориентирован вдоль оси падающего на него пучка света.

И хотя сами по себе такие атомы симметричны относительно отражений, их взаимодействие со светом круговой поляризации может быть асимметричным (в этом случае говорят про «оптически наведенную хиральность»).

Помимо того факта, что поляризованные атомы сильнее, чем молекулы, взаимодействуют со светом, их легче описывать теоретически. Все это делает атомные системы удобным объектом для исследования круговой асимметрии при взаимодействии вещества с излучением.

Одним из способов детектирования такой асимметрии стала ионизация атомов с последующим измерением импульсов разлетающихся электронов. Предполагается, что круговой дихроизм должен проявлять себя в смещении пиков в электронных спектрах, однако до недавнего времени на практике обнаружить такое смещение не удавалось.

Американские физики при участии Дэниела Фишера (D. Fischer) продемонстрировали ионизационную схему, при которой сдвиг в фотоэлектронных спектрах достигает 40 процентов от энергии пика.