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
И полетели ножи: мемуары Бритни Спирс — клаустрофобный хоррор, в котором нет выживших И полетели ножи: мемуары Бритни Спирс — клаустрофобный хоррор, в котором нет выживших

Почему каждая глава в автобиографии Бритни Спирс выдающаяся

Правила жизни
Побочный эффект. Почему от тренировки болит голова (и что с этим делать) Побочный эффект. Почему от тренировки болит голова (и что с этим делать)

Головные боли во время занятий спортом могут возникать по разным причинам

Лиза
Кто украл кефир? История появления кефира в России Кто украл кефир? История появления кефира в России

Как же в России узнали секрет любимого всеми напитка — кефира?

ТехИнсайдер
Что делать, если мне не нравятся увлечения мужа: мнение психолога Что делать, если мне не нравятся увлечения мужа: мнение психолога

В паре могут возникнуть разногласия и конфликты, связанные с увлечениями

Psychologies
Найти Эльдорадо Найти Эльдорадо

Колумбия — одна из модных точек, притягивающих гастротуристов со всего мира

Вокруг света
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
Перенос в отношениях: как перестать видеть в партнере — родителя Перенос в отношениях: как перестать видеть в партнере — родителя

Как прекратить ждать от партнера родительского поведения по отношению к вам?

Psychologies
Возможны ли пилотируемые полеты к звездам? Возможны ли пилотируемые полеты к звездам?

«Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели…»

Знание – сила
Связь противоязвенных препаратов с деменцией подтвердили в крупном исследовании Связь противоязвенных препаратов с деменцией подтвердили в крупном исследовании

Длительный прием противоязвенных препаратов связан ст повышением риска деменции

N+1
В бордовых тонах В бордовых тонах

За что стоит полюбить свеклу?

Лиза
Женское чутье: как работает обоняние и почему во время беременности от всего тошнит Женское чутье: как работает обоняние и почему во время беременности от всего тошнит

Отрывок из книги «Суперчувства» о том, как женщины воспринимают вкус и запах

Forbes
Время ацтеков Время ацтеков

Что зашифровали ацтеки

Вокруг света
Как кормить ребенка, чтобы в будущем у него не было расстройств пищевого поведения? Как кормить ребенка, чтобы в будущем у него не было расстройств пищевого поведения?

Как сформировать у ребенка здоровое отношение к еде

VOICE
«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
Доказательные практики в сфере социального сиротства | Evidence-Based Practices in Social Orphanhood Доказательные практики в сфере социального сиротства | Evidence-Based Practices in Social Orphanhood

Что такое доказательные практики в социальной сфере

Позитивные изменения
Самки лягушек притворяются мертвыми, чтобы избежать спаривания Самки лягушек притворяются мертвыми, чтобы избежать спаривания

Самки лягушек способны отбиваться от нежелательного мужского внимания

ТехИнсайдер
Колесо Сансары Колесо Сансары

Кем считают себя сами индийцы?

Вокруг света
Самые морозостойкие растения: 10 многолетников, способных пережить холода на открытом грунте Самые морозостойкие растения: 10 многолетников, способных пережить холода на открытом грунте

Вечнозеленые растения, которые смогут пережить зиму на балконе

ТехИнсайдер
«Еще вчера строил планы, а сегодня — в коляске»: как справиться с внезапной инвалидностью «Еще вчера строил планы, а сегодня — в коляске»: как справиться с внезапной инвалидностью

Как столкнуться с серьезной травмой и не упасть в апатию?

Psychologies
«Вряд ли это так больно»: почему мужчины не верят женщинам — история от первого лица «Вряд ли это так больно»: почему мужчины не верят женщинам — история от первого лица

Почему мужчины с детства считают, что женщины — истерички и нытики

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
«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
Русский музей в Звенигородском Манеже. Гид по выставке «Вокруг Левитана» Русский музей в Звенигородском Манеже. Гид по выставке «Вокруг Левитана»

Картины, по истории которых можно проследить развитие русской пейзажной живописи

СНОБ
Хоп, рэперок: что общего у Розенбаума, «Каспийского Груза» и Моргенштерна? Хоп, рэперок: что общего у Розенбаума, «Каспийского Груза» и Моргенштерна?

Что общего у рэпа и шансона и почему вдруг об этом заговорили

Правила жизни
«Мазохизм присущ нам априори». Почему людям нравятся истории про маньяков и как тру-крайм может повлиять на психику «Мазохизм присущ нам априори». Почему людям нравятся истории про маньяков и как тру-крайм может повлиять на психику

Как появился формат тру-крайм и почему людям так нравятся сюжеты про маньяков

СНОБ
«Мне пришлось рано повзрослеть» «Мне пришлось рано повзрослеть»

Влад Прохоров — о быстром взрослении, знаменитых партнерах и новых проектах

OK!
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
Основано на (не)реальных событиях. Как братья Коэн придумали «Фарго» Основано на (не)реальных событиях. Как братья Коэн придумали «Фарго»

Как режиссеры братья Коэны придумали оригинальный фильм «Фарго»

СНОБ
Исследование подтверждает: собачники проявляют больше заботы о своем питомце, чем кошатники Исследование подтверждает: собачники проявляют больше заботы о своем питомце, чем кошатники

Люди больше привязываются к собакам, нежели к кошкам

ТехИнсайдер
Открыть в приложении