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

Сколько посадок самолета выдерживают шины и почему авиакомпании никогда их не покупают Сколько посадок самолета выдерживают шины и почему авиакомпании никогда их не покупают

Как устроены шины для самолетов и почему они так быстро изнашиваются

Maxim
Бархат персика и барочный аромат: чем интересны крымские вина из «кокура» Бархат персика и барочный аромат: чем интересны крымские вина из «кокура»

Как «кокур» связан с античным виноделием, почему его аромат называют «барочным»

СНОБ
Не испортится ли ламинат или паркет от влажной уборки? Не испортится ли ламинат или паркет от влажной уборки?

Есть мнение, что влажная уборка может испортить ламинат. Разбираемся, так ли это

CHIP
Блондинки, брюнетки или рыжие: эксперимент показал, женщины с каким цветом волос больше нравятся мужчинам Блондинки, брюнетки или рыжие: эксперимент показал, женщины с каким цветом волос больше нравятся мужчинам

Какие цвета волос мужчинам нравятся больше всего?

VOICE
«Я — Сноб»: актер и режиссер Георгий Иобадзе «Я — Сноб»: актер и режиссер Георгий Иобадзе

О необходимости метаморфоз и творчестве, которое наполняет и окрыляет

СНОБ
Бусидо. Путь самурая Бусидо. Путь самурая

«Бусидо» — кодекс самураев XII века, который постоянно менялся вместе с эпохой

Зеркало Мира
Полезное безделье: зачем нужна прокрастинация — 5 неожиданных плюсов Полезное безделье: зачем нужна прокрастинация — 5 неожиданных плюсов

Согласно статистике, 15–20% взрослых людей постоянно откладывает дела на потом

Psychologies
Дурачась навека: история фильма «Монти Пайтон и священный Грааль» Дурачась навека: история фильма «Монти Пайтон и священный Грааль»

Как появился «Монти Пайтон» и как рождались его шутки

Правила жизни
Польза манго для организма: 8 свойств Польза манго для организма: 8 свойств

Манго не зря называют «великим фруктом» — это сокровищница витаминов и минералов

РБК
Почему отеки появляются и не проходят: эксперт раскрывает три главные причины Почему отеки появляются и не проходят: эксперт раскрывает три главные причины

На что нужно обратить внимание, если у тебя появились отеки

VOICE
Михаил Задорнов: «Видно, как ухудшается управление компаниями» Михаил Задорнов: «Видно, как ухудшается управление компаниями»

Почему не все компании в России ощущают рост процентных ставок?

РБК
Андрей Пискунов: «ESG-повестка — это пространство безопасной публичности» Андрей Пискунов: «ESG-повестка — это пространство безопасной публичности»

Как будет развиваться ESG-повестка в России?

РБК
Вопрос чистоты: как стирать утяжеленное одеяло Вопрос чистоты: как стирать утяжеленное одеяло

Как правильно стирать утяжеленное одеяло как вручную, так и в стиральной машине

ТехИнсайдер
Сон под контролем Сон под контролем

Зачем нужны осознанные сновидения и как их вызвать

Лиза
Селфи сделало женщин более стройными и привлекательными в глазах других людей Селфи сделало женщин более стройными и привлекательными в глазах других людей

Как селфи сказываются на внешности женщин?

N+1
Разбиться о рифмы: как рэп стал одним из самых популярных музыкальных жанров в России Разбиться о рифмы: как рэп стал одним из самых популярных музыкальных жанров в России

Как русский рэп стал главным местом силы, идей и смыслов в российской музыке

Forbes
В 5000-летней гробнице одной из первых египетских правительниц нашли винный склад В 5000-летней гробнице одной из первых египетских правительниц нашли винный склад

Мернейт, или Мерит-Нейт жила около XXX века до нашей эры

N+1
Как выжить в век цифровой амнезии: 7 советов Как выжить в век цифровой амнезии: 7 советов

Что такое «эффект Google», чем он вреден и как с ним бороться?

Psychologies
Клуб 5 часов утра: зачем люди встают на рассвете и как присоединиться к этому тренду Клуб 5 часов утра: зачем люди встают на рассвете и как присоединиться к этому тренду

Есть ли смысл вставать в пять часов утра?

Psychologies
«Комплексы»: как термин Юнга стал популярным и что он означает «Комплексы»: как термин Юнга стал популярным и что он означает

Откуда пошло понятие «комплексы» и каков его глубинный смысл

Psychologies
Мышиный мозг очистился от гриба благодаря грибковым ферментам и бета-амилоидам Мышиный мозг очистился от гриба благодаря грибковым ферментам и бета-амилоидам

Гриб может играть роль в нейродегенерации при нарушениях нейроиммунитета

N+1
Звезда Востока. 5 весомых причин для поездки в Узбекистан Звезда Востока. 5 весомых причин для поездки в Узбекистан

Лучшие сезоны для поездок в Узбекистан: весна и осень

Лиза
Тутанхамон придет за тобой: как появилась легенда о «проклятии фараонов» и кто ее развенчал? Тутанхамон придет за тобой: как появилась легенда о «проклятии фараонов» и кто ее развенчал?

Что происходило с проклятием фараона на самом деле

Правила жизни
Выплыть из омута: фильмы про абьюз, одержимость и выход из нездоровых отношений Выплыть из омута: фильмы про абьюз, одержимость и выход из нездоровых отношений

11 фильмов про абьюз, которые стоит посмотреть

Forbes
Как сделать седые волосы мягкими и блестящими: вот что используют бьюти-эксперты Как сделать седые волосы мягкими и блестящими: вот что используют бьюти-эксперты

Как поддержать красоту и здоровье седых волос?

VOICE
Лучшие друзья девушек и прагматиков: почему стоит инвестировать в драгоценные камни Лучшие друзья девушек и прагматиков: почему стоит инвестировать в драгоценные камни

Возможности и тенденции альтернативных инвестиций

Forbes
Секреты правильного использования кредитных карт Секреты правильного использования кредитных карт

Кредитки давно вошли обиход, вот только пользоваться ими умеют далеко не все

Наука и техника
Молодые, безработные и грамотные: как возник сектор Газа и кто там живет Молодые, безработные и грамотные: как возник сектор Газа и кто там живет

Какое отношение сектор Газа имеет к Палестине и какие там живут люди?

Forbes
Екатерина Манойло: «Ветер уносит мертвые листья» Екатерина Манойло: «Ветер уносит мертвые листья»

Отрывок из динамичного роуд-муви виде романа «Ветер уносит мертвые листья»

СНОБ
«Рептилии»: как нас разочаровал детектив с Джастином Тимберлейком и Бенисио Дель Торо «Рептилии»: как нас разочаровал детектив с Джастином Тимберлейком и Бенисио Дель Торо

Несмотря на звездный состав, этот детектив получился очень унылым и заурядным

Forbes
Открыть в приложении