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
Успех обеспечен: 4 секрета поцелуя, который не забудется никогда Успех обеспечен: 4 секрета поцелуя, который не забудется никогда

Хуже неуместного поцелуя может быть только слишком влажный/долгий/мерзкий

Maxim
Горные гориллы постарались не спариваться с родственниками Горные гориллы постарались не спариваться с родственниками

Обезьяны избегали спариваний с сородичами, с которыми вместе росли

N+1
Как убрать родительские установки и найти подходящего именно вам партнера Как убрать родительские установки и найти подходящего именно вам партнера

Всегда ли родители правы и сделают ли нас счастливыми их установки?

Psychologies
«Чувство юмора — залог крепкого брака»: личная история «Чувство юмора — залог крепкого брака»: личная история

Семейная жизнь не всегда похожа на праздник, но юмор делает её ярче

Psychologies
Как извержение вулканов влияет на атмосферу Как извержение вулканов влияет на атмосферу

Как извержение вулканов меняет состояние земной атмосферы и климат

СНОБ
Только в профиль: какими получаются продолжения легендарных сериалов Только в профиль: какими получаются продолжения легендарных сериалов

Про самые интересные кейсы ребутов и продолжений любимых сериалов

Правила жизни
Австралийские аборигены похоронили динго более 2000 лет назад Австралийские аборигены похоронили динго более 2000 лет назад

Динго играли заметную роль в жизни аборигенов Австралии

N+1
Польза манго для организма: 8 свойств Польза манго для организма: 8 свойств

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

РБК
Несчастье помогло Несчастье помогло

Огромная коллекция произведений искусства, которую собрала Эмили Фишер Ландау

Robb Report
ИИ-тренеры на выбор и геймификация: как работает «умный» фитнес-зал, где нет даже ресепшена ИИ-тренеры на выбор и геймификация: как работает «умный» фитнес-зал, где нет даже ресепшена

Вся работа этого фитнес-зала строится вокруг приложения и LED-дисплеев

VC.RU
Cветлана Антонова: «Когда режиссер твой муж, ты переживаешь за него и стараешься, чтобы у него не было проблем» Cветлана Антонова: «Когда режиссер твой муж, ты переживаешь за него и стараешься, чтобы у него не было проблем»

Интервью со Cветланой Антоновой

Коллекция. Караван историй
Сон под контролем Сон под контролем

Зачем нужны осознанные сновидения и как их вызвать

Лиза
Схватка в легком весе Схватка в легком весе

Почему в России буксуют продажи легких коммерческих авто

Деньги
Музеи, космолеты, казино, поддержка Трампа: чем занимаются богатейшие женщины Америки Музеи, космолеты, казино, поддержка Трампа: чем занимаются богатейшие женщины Америки

Самые богатые женщины Америки и их источники дохода

Forbes
Кино на пределе возможностей: 6 спортивных байопиков, которые нужно увидеть Кино на пределе возможностей: 6 спортивных байопиков, которые нужно увидеть

Впечатляющие фильмы про спортсменов, которые основаны на реальных событиях

Правила жизни
Как носить кардиган, если тебе за 50: советы стилистов Как носить кардиган, если тебе за 50: советы стилистов

Кардиган — универсальная вещь в гардеробе любой женщины

VOICE
Селенография Селенография

Что люди знали о Луне до первого полета к спутнику Земли?

Вокруг света
Блоги vs блохи Блоги vs блохи

Самый дикий случай в истории сложных отношений между блогерами и бизнесом

Правила жизни
Шрёдингер в телевизоре Шрёдингер в телевизоре

Как нобелевские лауреаты по химии материализовали квантовые точки

N+1
Как защитить отношения от последствий созависимости: 4 шага Как защитить отношения от последствий созависимости: 4 шага

Что и как можно исправить, когда близость становится опасной?

Psychologies
Лучшие абсурдные комедии Лучшие абсурдные комедии

Комедии, в которых отсутствует логика, а глупость существует ради глупости

Maxim
Усталость, осознанность и поиски вечной любви: какими стали знакомства Усталость, осознанность и поиски вечной любви: какими стали знакомства

Приложения для знакомств часто вызывают расстройства и делают людей заложниками

РБК
Многоженство и бытовое насилие: против чего выступают феминистки Узбекистана Многоженство и бытовое насилие: против чего выступают феминистки Узбекистана

Феминистки Узбекистана о защите женских прав и силе консервативных традиций

Forbes
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
Персона Персона

О строительстве в историческом центре и работе с российскими архитекторами

Robb Report
Какую роль играет отец для ребенка: 7 этапов развития Какую роль играет отец для ребенка: 7 этапов развития

В России с исторических времен наблюдается дефицит отцовства. Почему?

Psychologies
Земную жизнь пройдя до половины: 3 истории о кризисе среднего возраста Земную жизнь пройдя до половины: 3 истории о кризисе среднего возраста

О поисках выхода из лабиринта кризиса среднего возраста — истории наших героев

Psychologies
Кино Кино

Как десктоп и веб-камера стали рабочими инструментами кинорежиссеров

Правила жизни
Тренировка табата: комплекс упражнений с фото и видео Тренировка табата: комплекс упражнений с фото и видео

Какие упражнения предлагает табата и почему этот комплекс подходит не всем

РБК
Открыть в приложении