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

Половина средневековых скандинавов пострадала от кариеса Половина средневековых скандинавов пострадала от кариеса

Кариес — проблема не только современных людей

N+1
Спасибо деду за ладу Спасибо деду за ладу

«Лада Голд»: еще одна сказка про 1990-е

Weekend
Василий Розанов: возле русской идеи Василий Розанов: возле русской идеи

«Покажите мне Ленина. Ужасно интересуюсь. Я – монархист Розанов»

Знание – сила
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
Время ацтеков Время ацтеков

Что зашифровали ацтеки

Вокруг света
Как образование превращается в игру: плюсы и минусы геймификации Как образование превращается в игру: плюсы и минусы геймификации

Почему геймификация может быть полезна в обучении

Psychologies
Как самки учат друг друга выбирать Как самки учат друг друга выбирать

Самки животных учатся у других выбирать в качестве партнеров "особенных" самцов

ТехИнсайдер
Не наступи на грабли Не наступи на грабли

7 подводных камней самозанятости (как не налететь на них)

Лиза
Немедленно уберите свои ботинки с батареи: 6 способов быстро высушить промокшую обувь Немедленно уберите свои ботинки с батареи: 6 способов быстро высушить промокшую обувь

Рассказываем, как правильно сушить ботинки, чтобы не испортить их внешний вид

ТехИнсайдер
Что будет, если съесть хлеб с плесенью? Что будет, если съесть хлеб с плесенью?

Срезать плесень и съесть хлеб или не испытывать судьбу и выбросить весь батон?

ТехИнсайдер
Мания Востока Мания Востока

Почему мы без ума от турецких сериалов: 4 секретных ключика

Лиза
Даже эту проблему можно решить: как закрасить пятна от отбеливателя на цветной и белой одежде Даже эту проблему можно решить: как закрасить пятна от отбеливателя на цветной и белой одежде

Как спасти одежду от светлых или желтых пятен от отбеливателя

ТехИнсайдер
Мифическая палеонтология. Древние животные в фольклоре прошлого и настоящего Мифическая палеонтология. Древние животные в фольклоре прошлого и настоящего

Издревле человек «населял» леса, моря и горы разными мистическими существами

Наука и техника
Оргазм: хочу или надо — 3 способа начать получать удовольствие от секса Оргазм: хочу или надо — 3 способа начать получать удовольствие от секса

Почему женщине бывает сложно достичь оргазма?

Psychologies
Лучшие бесплатные архиваторы: топ-5 и еще немного Лучшие бесплатные архиваторы: топ-5 и еще немного

Какой бесплатный архиватор лучше скачать на компьютер

CHIP
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
Слово, не робей Слово, не робей

Ищем логику в истории развития и трансформации прессы во всем ее разнообразии

Правила жизни
Ни минуты покоя: 6 загадочных преступлений, которые не получалось раскрыть годами Ни минуты покоя: 6 загадочных преступлений, которые не получалось раскрыть годами

Шесть загадочных убийств, на расследование которых ушли десятилетия

Правила жизни
Справляемся с тревогой в домашних условиях: 6 вопросов автору техники «экспрессивное письмо» Справляемся с тревогой в домашних условиях: 6 вопросов автору техники «экспрессивное письмо»

Как, не обращаясь к психологу, справиться с чувством беспокойства?

Psychologies
Звезда по имени Аструм Звезда по имени Аструм

Насколько стиль новых зданий зависит от вкуса и философии владельцев компаний

Robb Report
От синемаскопа к «креативной индустрии» От синемаскопа к «креативной индустрии»

Прежде чем углубиться в тайны кино, обратимся к современному книгопечатанию

Знание – сила
Загадки страны Пиктавии Загадки страны Пиктавии

Пикты – воинственный народ, оставивший после себя множество тайн

Зеркало Мира
Просто «неприятность»: как нельзя говорить о насилии и какие слова лучше использовать Просто «неприятность»: как нельзя говорить о насилии и какие слова лучше использовать

Что такое язык ненасилия и почему он важен

Forbes
5 фантастических историй с искусственным интеллектом в роли главного героя 5 фантастических историй с искусственным интеллектом в роли главного героя

Книги, в которых роботы становятся главными героями

Maxim
Как решиться на смену профессии после 30: личный опыт и рекомендации Как решиться на смену профессии после 30: личный опыт и рекомендации

Как переступить через страх и заняться новым любимым делом после 30 лет?

Psychologies
Что нужно взять с собой в самолет, чтобы перелет был комфортным Что нужно взять с собой в самолет, чтобы перелет был комфортным

Как продумать сборы в самолет от и до

VOICE
Кинотехника: на грани третьей весны Кинотехника: на грани третьей весны

Как начинался кинематограф и какие потрясения он пережил

Знание – сила
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
«Когда мозг спит: Сновидения с точки зрения науки» «Когда мозг спит: Сновидения с точки зрения науки»

Почему события во снах часто не поддаются логике

N+1
Место, время, человек: из чего складывается сибирский кинематограф Место, время, человек: из чего складывается сибирский кинематограф

Разбираемся в уникальности языка и формы современного сибирского кино

Правила жизни
Открыть в приложении