科学家发现强量子光喷射电子的奇怪统计数据

各种光源的光子数分布已被广泛研究。然而，人们对强光作用下发射的电子的统计分布知之甚少。马克斯·普朗克光科学研究所(MPL)和埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学(FAU)的研究人员现已发现，当纳米尺寸的金属针尖被照亮时，所获得的电子数分布中存在极端且极不寻常的统计事件具有明亮量子光的超短脉冲。

最近发表在《自然物理学》杂志上的研究结果证明，电子数量受到光统计的影响，有助于更深入地了解电子发射过程。这些发现将有助于进一步改进电子显微镜。

在一个合作项目中，MPL的MariaChekhova教授和FAU的PeterHommelhoff教授领导的团队正在研究极强的量子光如何与物质相互作用。研究人员正在用经典光和量子光脉冲照亮纳米尺寸的金属针尖。他们检测金属释放的电子并研究它们的统计特性。

经典光触发的电子遵循泊松分布，这意味着每个电子的发射独立于其他电子。在经典光的作用下发射的电子数量在不同的脉冲中仅有微小的变化。通过传递到量子光源，即所谓的明亮压缩真空，它表现出强烈的光子数波动，研究人员能够证明光子的统计数据可以转移到电子。

使用明亮的压缩真空，科学家们能够测量来自一个光脉冲的多达65个电子的极端统计事件，平均每个脉冲0.27个电子。在泊松统计的情况下，此类事件(超出平均值240倍的异常值)的概率将低至10-128。通过改变压缩真空的模式数量，科学家们可以根据需要定制电子数分布。

MPL研究组组长MariaChekhova表示：“我们的研究结果表明，光子统计数据从驱动光中印记到发射的电子上，这为新的传感器设备和具有量子光和电子的强场光学打开了大门。”

为了用日常生活中的例子来说明这些维度，FAU博士乔纳斯·海默尔(JonasHeimerl)说道。学生解释说：“如果你将葡萄干撒在松饼上，那么在松饼中找到一定数量葡萄干的概率遵循泊松分布。让我们假设每个松饼平均有两颗葡萄干。因此可能会发生这种情况松饼中没有葡萄干或五个葡萄干，但大多数情况下会有两个。但是，根据泊松分布，获得超过50个葡萄干的概率是不可能的。”

在这些实验中观察到的多电子事件就像在一个松饼中发现了480颗葡萄干一样，这肯定会让任何葡萄干爱好者感到高兴。

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