Vrije Universiteit Amsterdam

XUV frequentiekam-metrologie en de grondtoestand van helium


* Startdatum: 01-12-2011


* Tijd: 09.45


* Locatie: Aula


* Titel: XUV Frequency Comb Metrology and the Ground State of Helium


* Spreker: D.Z. Kandula


* Promotor: prof.dr. W.M.G. Ubachs prof.dr. K.S.E. Eikema


* Onderdeel: Faculteit der Exacte Wetenschappen


* Wetenschapsgebied: Exacte wetenschappen


* Evenementtype: Promotie

Dominik Kandula beschrijft de eerste demonstratie en toepassing van een extreemultraviolette (XUV) frequentiekam. Een frequentiekam is gebaseerd op een speciaal type laser die ultrakorte pulsen uitzendt met een extreem regelmatige tijdsafstand. De electromagnetische golfvorm van de pulsen is ook zeer precies gecontroleerd. Deze combinatie zorgt er voor dat een extreme precisie gehaald kan worden bij tijd- en frequentiemetingen. De toepassingen hiervan strekken zich uit van precisielaserspectroscopie (bijvoorbeeld om voorspellingen van de atoomstructuur te testen) tot onderzoek op attoseconde tijdschaal (1 attoseconde = 0.000 000 000 000 000 001 seconde).

Frequentiekamlasers werken gewoonlijk in het nabije-infrarood (een golflengte van ongeveer 800 nm) bij optische frequenties van een paar honderd THz (1 THz = 1 000 000 000 000 Hz). Kandula demonstreert voor de eerste keer dat de precisie van frequentiekammen kan worden overgezet naar veel kortere golflengtes in het XUV bij een frequentie van 6 PHz (= 6 000 THZ, equivalent met een golflengte van 51 nm). Hij realiseerde dit met behulp van hoogintensiteit niet-lineaire optische technieken, zoals parametrische versterking en
hoge-harmonische-generatie. Als een eerste toepassing gebruikte hij de ontstane XUV frequentiekam om de voorspellingen van een van de meest merkwaardige en nauwkeurig geteste theorie van dit moment te testen: kwantumelectrodynamica (QED). QED doet voorspellingen over de invloed van zogenaamde 'virtuele deeltjes' op materie. Die virtuele deeltjes verschijnen uit het niets en verdwijnen ook weer razendsnel in het niets binnen een tijd die wordt bepaald door de onzekerheidsrelatie Heisenberg voor tijd en energie. Hoewel die deeltjes dus maar heel kort bestaan beïnvloeden ze toch de energiestructuur van bijvoorbeeld atomen een heel klein beetje.

Kandula gebruikte de gedemonstreerde XUV frequentiekam om dit te testen in heliumatomen door de energie van de grondtoestand direct te meten met XUV kamspectroscopie. De resulterende experimentele waarde komt nog net overeen met waarde die de QED-theorie voorspelt maar is zes keer zo nauwkeurig. Andere mogelijke toepassingen van XUV frequentiekammen zijn onder andere coherente beeldvorming in het XUV en ultraprecieze atoomklokken op basis van een atomaire overgang in het XUV of zelfs röntgenstraling.

Meer informatie over het proefschrift in VU-DARE
© Copyright Vrije Universiteit Amsterdam