Физики Университета Ольденбурга в Германии создали трёхмерные световые поля и с их помощью перевели электроны в квантовые состояния, которые прежде оставались доступными только в теоретических расчётах. Для этого исследователи направили навстречу друг другу два сверхкоротких лазерных импульса. В области пересечения их электрические поля объединились и начали колебаться сразу по трём пространственным направлениям.
Каждый импульс длился всего несколько миллионных долей миллиардной доли секунды, то есть имел фемтосекундную продолжительность. Кроме того, лазерные лучи отличались цветом, а их параметры можно было изменять. Благодаря этому учёные получили возможность управлять формой возникающей световой структуры.
«Поля колеблются во всех трёх пространственных направлениях, открывая новые возможности для изучения и управления определёнными взаимодействиями света и вещества», — объяснил один из ведущих авторов работы, аспирант группы сверхбыстрой когерентной динамики Дариус Кёнке.
Возможности метода проверили на атомах калия. Трёхмерное поле избирательно переводило электроны на более высокие энергетические уровни, после чего исследователи высвобождали их из атомов. Так удалось получить и сделать пространственно видимыми квантовые состояния, которые ранее описывались лишь теоретически.
«С помощью нашего метода мы можем создавать электронные квантовые состояния, которые ранее описывались только теоретически, а также делать их пространственно видимыми», — сказал руководитель исследовательской группы профессор Маттиас Волленхаупт. По его словам, работа расширила набор экспериментальных оптических методов новым классом трёхмерных световых полей. Наблюдая за состояниями электронов через короткие промежутки времени, учёные восстановили последовательность их изменений, словно собрав замедленную съёмку квантового процесса.
Перспективным направлением применения технологии могут стать хиральные молекулы — соединения, существующие в двух зеркальных формах, которые нельзя полностью совместить друг с другом. Такие структуры встречаются в аминокислотах, углеводах и лекарственных веществах, причём их зеркальные варианты способны обладать разными свойствами. Например, одна форма действующего вещества талидомида, входившего в состав препарата «Контерган», вызывает врождённые дефекты при беременности, тогда как другая считается безвредной. Теоретические исследования показывают, что трёхмерные световые поля также могут обладать хиральными свойствами, поэтому они способны помочь в различении таких молекулярных форм. Результаты опубликованы 13 июля 2026 года в журнале Physical Review Research, сообщает SciTechDaily.