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发布日期:2022年11月25日
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中国科大首次实现Fano直线线形的实验观测

本报讯   11月16日,中国科大朱林繁教授课题组和同济大学李文斌教授课题组合作,利用英国的Diamond同步辐射光源,基于薄膜平面腔体系首次在实验上证实了新的Fano线形—直线线形的存在,并揭示了其背后机理:连续通道和分立通道的干涉项完全抵消了原子共振分立态的强度,从而抹除了共振散射信号,实现原子“隐身”。这项研究为X射线谱学探测边前弱结构如四极跃迁提供新思路。相关成果发表于《物理评论快报》。

Fano公式因其普适性而成为现代物理学最重要的公式之一,它描述了分立态和连续态干涉而产生的复杂线形,并由法诺因子q调控。在一般认知中,q因子是实数,根据q的取值,Fano谱线分为对称和非对称峰形。近些年来,在耗散问题研究中揭示出q可以取复数。随后理论上预言,q因子取纯虚数时Fano线形存在直线情形。但是,想要观测到该线形需要在虚部空间大范围调控q值,由于缺乏有效的实验手段,直线Fano线形一直没有得到实验证实。

朱林繁课题组利用X射线薄膜平面腔,选用W原子2p→5d跃迁作为分立通道,与腔本身反射的连续通道发生Fano干涉。调节X射线的掠入射角度至一阶模,并改变薄膜腔的顶层Pt厚度,实现了纯虚数q因子的大范围调控,其基本原理见图1。实验中,在顶层Pt厚度1nm时,q因子取-i,此时干涉交叉项精确抵消共振分立项,从而抹除了原子共振跃迁散射信号,在反射方向上只能探测到随能量不变的连续谱,并理论模拟重现了实验观测,见图2。通过薄膜平面腔“隐身”特定原子内壳层跃迁,为实验上探测吸收边前弱结构提供了新思路。

审稿人对该工作给予了高度评价:“抑制强跃迁能揭示光谱中的弱特征,对X射线芯壳层谱学十分重要,这项工作会引起广泛的兴趣。”“发现并确认了包括平坦直线在内的各种线型,这确实是以前实验没实现的,因此这项工作是重要的。”

中国科大物理学院博士生马子茹为论文第一作者,同济大学李文斌教授、中国科大黄新朝博士和朱林繁教授为论文共同通讯作者。   (物理学院)