Почему нобелевские лауреаты по физике стремились к аттосекундам

N+1Наука

Импульс укорачивать

Почему нобелевские лауреаты по физике стремились к аттосекундам

Алекса Тим

Нобелевский комитет часто присуждает премии по физике за лазеры. Сначала были полупроводниковые лазеры, потом квантовые генераторы электромагнитного излучения, а пять лет назад — методика усиления нано- и фемтосекундных импульсов. Лауреаты этого года, Пьер Агостини, Ференц Краус и Анн Л’Юилье тоже занимались лазерами и укоротили импульсы до аттосекунд. Разбираемся, принципиально ли отличаются эти импульсы от тех, которые получали премию до этого. Или просто Нобелевский комитет неровно дышит к лазерам?

Короче

Рассказывая о достижениях нобелиатов, представитель пресс-комитета, физик Ева Олссон объясняла: «Возьмите тысячную долю секунды. Возьмите тысячную долю от нее, а потом тысячную долю от тысячной доли тысячной доли. Поделите на тысячу, а потом еще раз на тысячу. И еще раз на тысячу — вот столько длится одна аттосекунда».

За это время свет проходит всего 0,3 нанометра, примерно в тысячу раз меньше самой длины волны видимого света. Аттосекунда сопоставима с тем временем, которое нужно атому для поглощения или излучения кванта света. Сейчас рекордно короткие импульсы длятся десятки аттосекунд. Многие молекулы по своим размерам больше, чем протяженность такого импульса в пространстве. Но в 1990-е такие импульсы считали невозможными.

Электроны в атомах — то, что взаимодействует с любым светом, — со времен Гейзенберга казались принципиально ненаблюдаемыми. Это были неудобные для изучения объекты, проследить за которыми напрямую нельзя. Но к началу 1990-х физики уже успели сократить длительность лазерных импульсов до нано- и пикосекунд — это открыло новые спектроскопические возможности благодаря тому, что пикосекундные вспышки успевали провзаимодействовать с материалом до его испарения. Переход к фемто- и аттосекундам должен был позволить наблюдать за быстротекущими процессами на уровне отдельных молекул и электронов и привести к следующему большому скачку.

Вам понадобится

Чтобы добраться до аттосекунд, будущим лауреатам был нужен лазер. При этом обычный источник света здесь не годился: свет должен был быть когерентным, то есть на одной длине волны и с одинаковой фазой. «Представьте себе оркестр: чтобы получилась мелодия, играть музыкантам нужно согласованно», — пояснил Нобелевский комитет в ходе видеотрансляции. Когерентный лазер у физиков к тому моменту уже был.

Кроме того — очень быстрый затвор, устройство, способное почти мгновенно стать прозрачным и столь же быстро вернуться в непрозрачное состояние. Затворы, которые были в распоряжении у ученых, позволяли сгенерировать достаточно короткий импульс — пикосекундный, — который все же был на несколько порядков длиннее того, к которому стремились. Поэтому использовать затворы было недостаточно — нужно было придумать что-то еще.

В 1980-х Жерар Муру и Донна Стрикленд смогли получить мощные фемтосекундные лазерные импульсы, растягивая и опять сжимая их во времени (именно они получили предыдущую «лазерную» премию). Нынешним лауреатам для следующего шага оказалась нужна нелинейная оптика.

При определенных условиях мощное излучение, проходя через вещество, заставляет это вещество испускать излучение на больших частотах — то есть генерировать гармоники высокого порядка. Этот эффект относят к области нелинейной оптики: свет сам по себе влияет на вещество, через которое он распространяется. Например, инфракрасный импульс таким образом превращается в короткую вспышку, которая может быть уже и рентгеновской.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Критика чистого разума Критика чистого разума

Революционная классика философской мысли о пределах человеческого разума

kiozk originals
Цельный образ Цельный образ

Загородный дом с предметами коллекционного дизайна

SALON-Interior
Изменить будущее: что такое трансформационные игры Изменить будущее: что такое трансформационные игры

Что такое трансформационные игры и чем они могут помочь в достижении целей?

Psychologies
Депутаты увидели риск нехватки денег в регионах на повышение зарплат бюджетников Депутаты увидели риск нехватки денег в регионах на повышение зарплат бюджетников

Бюджеты бедных регионов могут не справиться самостоятельно с ростом расходов

Forbes
Сохранить написанное Сохранить написанное

Что позволяет сохранить написанное для потомков?

Знание – сила
Почему так плохо, когда все хорошо Почему так плохо, когда все хорошо

Откуда приходит кризис среднего возраста и как не дать ему обрушить все

Men Today
От науки к плите От науки к плите

«Уроки химии»: слишком традиционный феминистский сериал

Weekend
Мания Востока Мания Востока

Почему мы без ума от турецких сериалов: 4 секретных ключика

Лиза
«Инструменты титанов»: какие привычки имеют успешные люди «Инструменты титанов»: какие привычки имеют успешные люди

Какие приемы помогают успешным людям всегда быть впереди конкурентов

Psychologies
Грани креатива. Как бренды создают коллаборации и продумывают маркетинговые стратегии Грани креатива. Как бренды создают коллаборации и продумывают маркетинговые стратегии

Как работают корпоративные бренд-интеграции?

СНОБ
Покажите цифры! Покажите цифры!

Какую температуру надо сбивать и как это лучше сделать

Лиза
«Друг Отто» «Друг Отто»

«Русский вопрос» с точки зрения Бисмарка

Дилетант
Зумеры не надеются на пенсию! Вот как молодежь готовится к старости Зумеры не надеются на пенсию! Вот как молодежь готовится к старости

Что такое тенденция «мягких сбережений», которая зарождается среди зумеров?

ТехИнсайдер
Что современники Шолохова думали о его романе «Тихий Дон» Что современники Шолохова думали о его романе «Тихий Дон»

Отрывок из книги Дмитрия Цыганова «Сталинская премия по литературе»

СНОБ
Ученые перечислили три объективных и научных способа измерить уровень физической формы Ученые перечислили три объективных и научных способа измерить уровень физической формы

Как корректно оценивать свою физическую форму?

Inc.
7 интересных сериалов, в которых на первый взгляд ничего не проиcходит 7 интересных сериалов, в которых на первый взгляд ничего не проиcходит

Почему от этих сериалах, которые топчутся на месте, мы не можем оторваться?

Maxim
Две эволюции: сходства и различия Две эволюции: сходства и различия

Простая и изящная дарвиновская модель эволюции в лингвистике

Знание – сила
Александр Ведяхин: «ESG прошло стресс-тест» Александр Ведяхин: «ESG прошло стресс-тест»

ESG-повестка снова набирает обороты

РБК
Иногда они возвращаются Иногда они возвращаются

9 забытых трендов в интерьере, которые снова в моде

Лиза
5 экранизаций триллеров, обязательных к просмотру 5 экранизаций триллеров, обязательных к просмотру

Созданные на основе книг триллеры, за которые, как минимум, не стыдно

Maxim
Карьера без барьеров Карьера без барьеров

Как цифровые гаджеты и ассистивные технологии дают работу людям с инвалидностью

РБК
5 фантастических книг, в которых Земля оказывается на грани гибели 5 фантастических книг, в которых Земля оказывается на грани гибели

Книги, в которых на Землю обрушиваются самые разные катастрофы

Maxim
Держись подальше: самые опасные углеводы, которые есть в твоем меню — они маскируются под безобидные Держись подальше: самые опасные углеводы, которые есть в твоем меню — они маскируются под безобидные

Углеводы — часть здорового рациона, но некоторые из них следует ограничить

VOICE
Юлий Ким Юлий Ким

Поэт и драматург Юлий Ким глазами Дмитрия Быкова

Дилетант
Танаис. Воскресшая красота древности Танаис. Воскресшая красота древности

Древняя жемчужина скифов и греков – город Танаис

Зеркало Мира
Антонио Муньос Молина: «Ночь времен». Фрагмент из романа Антонио Муньос Молина: «Ночь времен». Фрагмент из романа

Отрывок из масштабного романа о человеке, живущий делом своей жизни

СНОБ
Шкатулки, вазы и мортирная батарея. Кто придумал токарный станок Шкатулки, вазы и мортирная батарея. Кто придумал токарный станок

История Андрея Нартова, который придумал токарный станок

СНОБ
Фильмы с осенней атмосферой: для романтического вечера и не только Фильмы с осенней атмосферой: для романтического вечера и не только

Романтические, созерцательные и веселые фильмы на фоне осени

РБК
Свобода от обязательств: 5 преимуществ секса со зрелой женщиной Свобода от обязательств: 5 преимуществ секса со зрелой женщиной

Что с возрастом происходит с женской сексуальностью?

Psychologies
5 сигналов того, что он вами не увлечен: мнение мужчин 5 сигналов того, что он вами не увлечен: мнение мужчин

Какими могут быть сигналы того, что отношения с мужчиной не сложатся

Psychologies
Открыть в приложении