¿La fase del fotón que fotoemite el electrón se refleja de alguna manera en la función de onda del fotoelectrón?

Imagine que tiene un pulso óptico estable de envolvente portadora. Lo usa para la fotoemisión de un paquete de ondas de electrones. Este paquete de ondas de electrones puede considerarse como una superposición de ondas planas, con amplitudes complejas que guardan cierta relación entre sí. ¿La fase del pulso láser inicial entra en esta relación de alguna manera?

Hablando experimentalmente, si hago que interfieran dos fotoelectrones, ¿el resultado de su interferencia (en el espacio o en la energía) dependerá de la fase de los fotones que usé para "crear" estos electrones?

Del artículo a continuación, parece que el paquete de ondas de electrones está definido únicamente por la envolvente del pulso, y no por el portador, pero sería realmente bueno tener una confirmación:

Las rayas de attosegundos permiten la medición de la fase cuántica. VS Yakovlev, J. Gagnon, N. Karpowicz y F. Krausz. física Rev. Lett. 105 , 073001 (2010) , arXiv:1006.1827

Lo más probable es que los dos fotoelectrones no interfieran, porque son partículas separadas y son fermiones. Se necesitaría un método diferente para detectar las relaciones entre la fase del fotón y la fase de la función de onda del fotoelectrón: un método que, por ejemplo, compare la fase de un fotoelectrón con otro fotón que está entrelazado con el fotón que produjo el fotoelectrón.
@S.McGrew Esos fotoelectrones son perfectamente capaces de producir patrones de interferencia. Un ejemplo que se me viene a la mente es este documento (donde los patrones en espiral se producen por la interferencia de los fotoelectrones producidos por un solo átomo por dos pulsos XUV posteriores que no tienen por qué coincidir temporalmente), pero eso es solo uno en un mar de relevantes artículos tanto de teoría como de experimentación.
Probablemente estoy leyendo mal el documento, pero mi impresión es que se trata de interferencia entre fotones en el proceso de fotoionización, no de interferencia entre fotoelectrones producidos por separado. Aquí hay un enlace a una versión descargable del artículo: [ digitalcommons.unl.edu/cgi/… . ¿Estoy malinterpretando el papel? O tal vez estoy malinterpretando la pregunta del OP.
@ S.McGrew Creo que está interpretando correctamente la pregunta de Madan, pero está malinterpretando el documento que vinculé. El patrón de interferencia es el vórtice de electrones. En la medida en que pueda enmarcar la alternativa de la interferencia de dos fotones XUV que luego producen fotoionización frente a los fotoelectrones producidos por pulsos separados, es una dicotomía falsa: la linealidad de QM obliga a que ambas interpretaciones sean igualmente "reales". Pero en el dominio del tiempo, tiene un pulso que produce un paquete de ondas de fotoelectrones, luego otro pulso que produce un segundo, y esos dos interfieren en el detector.
Pero en cualquier caso, el punto es mucho más amplio: la interferencia entre fotoelectrones es un fenómeno estándar, y si no lo encuentra convincente, entonces hay varios cientos (si no varios miles) de artículos más de donde proviene, que también exhiben interferencia de fotoelectrones.
La lectura de varios documentos encontrados al buscar "interferencia entre fotoelectrones" confirmó lo que ha dicho. Para que haya interferencia entre dos fotoelectrones, entiendo que debe haber incertidumbre sobre, por ejemplo, qué átomo o molécula emitió cada uno de los dos fotoelectrones. Esto sería por analogía con el interferómetro de doble rendija de Young. ¿Es eso correcto?
@S.McGrew Sí, eso es exactamente correcto.

Respuestas (1)

¿La fase del pulso láser inicial entra en esta relación de alguna manera?

Absolutamente. Si está realizando absorción de un solo fotón (que en la práctica, en este contexto, significa excitación impulsada por un campo clásico, en un régimen que es lineal con la amplitud de activación*), entonces la fase del paquete de ondas de fotoelectrones saliente será directamente dada por la fase del pulso entrante.

Esto se establece explícitamente en la Ec. (2) del documento que cita: cuando estipulan que la función de onda del espacio de impulso de fotoelectrones causada por la absorción de un paquete de ondas XUV con amplitud de frecuencia mi ~ X tu V ( ω ) es dado por

x ~ ( pag ) = i 2 mi ~ X tu V ( pag 2 2 pag 0 2 2 ) D ( pag ) ,
especifican directamente que la fase argumento ( mi ~ X tu V ( ω ) ) del componente a la frecuencia ω se imprime en el correspondiente x ( pag ) , con sólo una fase absoluta de i y la función de respuesta D ( pag ) en el camino de una igualdad directa entre los dos. (Aquí el momento dipolar D ( pag ) puede o no ser una función de variación lenta, dependiendo de dónde se encuentre en el espectro con varias resonancias).

No me queda claro por qué cree que este documento sugiere que el paquete de ondas de fotoelectrones está 'definido únicamente por la envolvente del pulso', porque ciertamente no es el caso. Para los pulsos XUV considerados por Yakovlev et al., la fase espectral es extremadamente importante: esos pulsos son típicamente (léase: usando la tecnología actual, siempre) generados usando la generación de armónicos de alto orden, y ese mecanismo siempre produce pulsos XUV con un chirrido intrínseco. (conocido como 'atto-chirp' en la literatura) cuya caracterización precisa es extremadamente importante y un área en curso de investigación teórica y experimental.

Tal vez solo le preocupa el hecho de que especifican el campo como mi X tu V ( t ) = R mi [ mi X tu V ( t ) mi i Ω t ] ? Si ese es el caso, entonces no se preocupe - el factor de mi i Ω t es solo una conveniencia notacional, y la función de pulso complejo mi X tu V ( t ) no es una envolvente pura; también codifica los detalles más complicados de la forma del pulso, desde su chirrido hacia arriba.


*Esto es importante, por supuesto, y debe estar en este régimen para que su pregunta tenga sentido. Si desea trabajar en un QED o formalismo óptico-cuántico, por otro lado, "la fase del fotón" no tiene mucho sentido si insiste en que el campo esté en un norte = 1 -Estado propio del fotón del operador del número de fotones, que es canónicamente conjugado con la fase del fotón. La fase cuántica del estado del campo importa, pero es un terreno mucho más complicado para trabajar. O, en otras palabras: tenga mucho cuidado con la palabra "fotón" cuando esté haciendo cosas como esta.

Muchas gracias Emilio. Mi principal fuente de confusión estaba en la noción de envolvente compleja. Como en todas las fórmulas usaron solo esta envolvente, y \Omega solo entraría a través del impulso central, tuve la impresión de que la fase de XUV es irrelevante. ¿Puedo preguntar si entendí bien? Si cambio el portador dentro del sobre por pi/2, el EWP también adquirirá el mismo factor i y se volverá real (en comparación con lo puramente imaginario discutido en el artículo). ¿Es esto correcto?
Eso me parece correcto, sí.