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

Самки шимпанзе не перестали играть со своими детенышами в условиях нехватки пищи Самки шимпанзе не перестали играть со своими детенышами в условиях нехватки пищи

Ученые наблюдали за игровым поведением шимпанзе в течение десяти лет

N+1
Как выбрать внешний жесткий диск: наши советы и рекомендации Как выбрать внешний жесткий диск: наши советы и рекомендации

Какие бывают внешние HDD, на какие их характеристики нужно обратить внимание?

CHIP
«Маммография — это заповедь»: восемь знаменитостей, переживших рак груди «Маммография — это заповедь»: восемь знаменитостей, переживших рак груди

Знаменитости, которые публично рассказали о своем опыте борьбы с раком груди

Forbes
Тени на экране Тени на экране

Актриса Вера Холодная — один из самых красивых мифов русской культуры

Знание – сила
Красоты Сихотэ-Алиня Красоты Сихотэ-Алиня

Сихотэ-Алиня — прекрасный и чудесный мир контрастов

Знание – сила
Как быстро удалить старые обои со стен: сохраните себе нервы во время ремонта Как быстро удалить старые обои со стен: сохраните себе нервы во время ремонта

Есть ли способ быстро убрать обои со стен без остатков бумаги и следов клея

ТехИнсайдер
Эксперимент редакции: «Я месяц смотрю только феминистское порно» Эксперимент редакции: «Я месяц смотрю только феминистское порно»

Журналистка «Горящей избы» и автор Maximonline.ru — о фемоптике в порно

Psychologies
Как работают инфляционные облигации при гиперинфляции и обесценении рубля Как работают инфляционные облигации при гиперинфляции и обесценении рубля

Как работают инфляционные облигации в сложных экономических условиях?

Forbes
Кесарево безумие: как правители Римской империи сходили с ума Кесарево безумие: как правители Римской империи сходили с ума

Чем болели римские Цезари и как справлялись со своими недугами?

Правила жизни
Дорогой, мы зависли: почему отношения не развиваются Дорогой, мы зависли: почему отношения не развиваются

Что делать с отношениями, которые застыли в стадии “Пока не женаты”

VOICE
Театр между пропагандой Театр между пропагандой

На оккупированной территории России существовало несколько видов театров

Дилетант
«Писательницы больше ходят по земле»: как женщины меняют современную литературу «Писательницы больше ходят по земле»: как женщины меняют современную литературу

Что новое поколение авторов привнесло в современную российскую литературу

Forbes
6 мужских домыслов о том, что доставляет женщине сексуальное удовольствие 6 мужских домыслов о том, что доставляет женщине сексуальное удовольствие

Какими мифами руководствуются мужчины, желая доставить удовольствие женщинам

Psychologies
Бесконтактные платежи: насколько они безопасны Бесконтактные платежи: насколько они безопасны

Стоит ли переживать, если вы потеряли смартфон с системой бесконтактных платежей

CHIP
Табор уходит в Иваново. Как в городе невест появились цыгане Табор уходит в Иваново. Как в городе невест появились цыгане

Как в Ивановской области появились цыгане и что с ними было в СССР

СНОБ
Юрий Шлыков: «Когда подал Любимову заявление об уходе, ор стоял, наверное, неделю...» Юрий Шлыков: «Когда подал Любимову заявление об уходе, ор стоял, наверное, неделю...»

Юрий Шлыков — о том, как разговор с Кирой Муратовой перевернул его жизнь

Коллекция. Караван историй
«Где разговор найду непринужденный, Блистательный, веселый, просвещенный?» Светские салоны XIX века «Где разговор найду непринужденный, Блистательный, веселый, просвещенный?» Светские салоны XIX века

Роль светского салона в первой половине XIX века в России невозможно переоценить

Караван историй
Не транспорт, а эмоция Не транспорт, а эмоция

Шеринг-экономика проникает во всё новые сферы нашей жизни

Robb Report
Отодвинь подальше Отодвинь подальше

10 продуктов, которые стоит ограничить после 30 лет

Лиза
Медитация: 3 техники, которые используют психологи Медитация: 3 техники, которые используют психологи

Медитации, которые помогут вам преодолеть напряжения и стресс

Psychologies
Секс только после свадьбы: стоит ли игра свеч — непридуманная история Секс только после свадьбы: стоит ли игра свеч — непридуманная история

Что будет, если ненадолго отложить близость?

Psychologies
Безумный ученый против Гитлера: жизнь и борьба Джеффри Пайка Безумный ученый против Гитлера: жизнь и борьба Джеффри Пайка

У англичан абсолютное оружие было. И звали его Джеффри Пайк

Правила жизни
Осень императора Осень императора

Пришло время, и король, а потом и император Карл Великий состарился

Знание – сила
Противоестественный человек Противоестественный человек

«Секрет нашего успеха»: чем люди на самом деле отличаются от животных

Weekend
Изобретатель-ремесленник. Кто придумал электросварку Изобретатель-ремесленник. Кто придумал электросварку

История Николая Бенардоса, который придумал электросварку

СНОБ
Как сделать комплимент мужчине, который он оценит: советы психологов Как сделать комплимент мужчине, который он оценит: советы психологов

Мужчины и женщины воспринимают и интерпретируют комплименты по-разному

РБК
Увидеть Тимбукту и умереть: как отважные безумцы искали сказочный город Увидеть Тимбукту и умереть: как отважные безумцы искали сказочный город

Тимбукту — слово, которое в XIX веке было для исследователей слаще меда

Правила жизни
Наследник внебрачной любви: эта тайна происхождения князя Монако Альбера II сегодня почти забыта Наследник внебрачной любви: эта тайна происхождения князя Монако Альбера II сегодня почти забыта

Побочные дети правителя Монако - горячая тема

VOICE
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
Лови момент Лови момент

Для создания идеального кадра нужна синергия двух элементов: спорта и природы

Men Today
Открыть в приложении