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

Могут ли седые волосы снова стать «цветными»: любопытное исследование Могут ли седые волосы снова стать «цветными»: любопытное исследование

Возможно, в будущем нам не придется закрашивать седину

ТехИнсайдер
Романтики с большой дороги: как менялся образ бандитов в кино Романтики с большой дороги: как менялся образ бандитов в кино

Как менялся образ «благородного преступника» в российских сериалах

Правила жизни
Вузы и социальные предприниматели: зачем они друг другу? | Universities and Social Entrepreneurs: A Mutually Beneficial Alliance? Вузы и социальные предприниматели: зачем они друг другу? | Universities and Social Entrepreneurs: A Mutually Beneficial Alliance?

Взаимодействие университетов и социального бизнеса — распространенная практика

Позитивные изменения
Без лести предан… Без лести предан…

Алексей Аракчеев — удивительный человек, снискавший в России всеобщую неприязнь

Дилетант
Шизотипический взгляд на мир: посмотрите на картины художников-аутсайдеров Шизотипический взгляд на мир: посмотрите на картины художников-аутсайдеров

Что такое аутсайдерское искусство?

Psychologies
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 продлить срок службы смартфона: 8 полезных советов Как продлить срок службы смартфона: 8 полезных советов

Важные правила, которые позволят смартфону служить долго и без проблем

CHIP
Искусственный интеллект предсказал будущее мира: 6 важных прогнозов из книги «Этюды черни» Искусственный интеллект предсказал будущее мира: 6 важных прогнозов из книги «Этюды черни»

Прогнозы от искусственного интеллекта, которые помогут разобраться в мире

ТехИнсайдер
Даже если неизлечимо больны: почему важно всегда верить в то, что вы здоровы — 3 аргумента Даже если неизлечимо больны: почему важно всегда верить в то, что вы здоровы — 3 аргумента

Почему постоянно прислушиваться к своему организму может быть вредно?

Psychologies
Стандартные ситуации. Как уменьшить вероятность аварии Стандартные ситуации. Как уменьшить вероятность аварии

Частые ошибки водителей на дорогах, которые приводят к авариям

4x4 Club
Очень деловой человек. Кто придумал ледокол Очень деловой человек. Кто придумал ледокол

Михаил Бритнев был не ученым, а предпринимателем. Но именно он придумал ледокол

СНОБ
С чем это связано С чем это связано

Скромный трикотажный свитер не теряет популярности

Robb Report
«Букхоппинг»: как книжные магазины стали модными культурными пространствами «Букхоппинг»: как книжные магазины стали модными культурными пространствами

Как изменилась атмосфера в книжных магазинах и почему стало модным туда ходить

Forbes
Отцовский клуб: Суперсемейки Отцовский клуб: Суперсемейки

О семье с шестью детьми и о соло-папе с 10 подростками

Men Today
Новый дом в Солнечной системе Новый дом в Солнечной системе

Можно ли преобразовать иные планеты так, чтобы на них жили люди?

Зеркало Мира
«Певица», «авторка», «фруктиса»: что лингвисты думают о феминитивах «Певица», «авторка», «фруктиса»: что лингвисты думают о феминитивах

Отрывок из книги «В начале было кофе» — о спорных аспектах русского языка

Forbes
Сохранить написанное Сохранить написанное

Что позволяет сохранить написанное для потомков?

Знание – сила
Как управлять оргазмом: 4 практики для женщин Как управлять оргазмом: 4 практики для женщин

Можно ли настроить женский оргазм?

Psychologies
Что делать, если Wi-Fi плохо работает в отдельных местах квартиры Что делать, если Wi-Fi плохо работает в отдельных местах квартиры

Как избавиться от «мертвых зон» роутера?

CHIP
Почему женщины отказываются от интервального голодания: 3 серьезные причины Почему женщины отказываются от интервального голодания: 3 серьезные причины

Почему интервальное голодание подходит далеко не всем?

VOICE
«Если выпало в империи родиться, лучше жить в глухой провинции у моря». Как русские осваивали Камчатку «Если выпало в империи родиться, лучше жить в глухой провинции у моря». Как русские осваивали Камчатку

Освоение Камчатки: провинция была – глуше не придумаешь, и море кругом

Наука и техника
Сгруппируйтесь: все об аварийной посадке самолета и эвакуации пассажиров Сгруппируйтесь: все об аварийной посадке самолета и эвакуации пассажиров

Как пассажирам самолета правильно съехать по надувным трапам при эвакуации

ТехИнсайдер
Балалайка и Ко Балалайка и Ко

Национальные стереотипы в песне группы «Центр» «Навсегда»

Weekend
Плоский червь съел защищавшую яйца паучиху Плоский червь съел защищавшую яйца паучиху

Первый известный пример охоты наземных планарий на пауков

N+1
До мышей: «квартирные» инвесторы уносят свои деньги на офисный рынок До мышей: «квартирные» инвесторы уносят свои деньги на офисный рынок

В России возрождается практика распродажи бизнес-центров в мелкую нарезку

Forbes
Вкусные приключения итальянца в России Вкусные приключения итальянца в России

Топ-5 мест в России которые поразили ведущего Федерико Арнальди

Лиза
На все времена На все времена

Элегантный интерьер в стиле софт-минимализм

SALON-Interior
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
Наталья Гундарева в один миг рассталась с любимым, узнав о его предательстве Наталья Гундарева в один миг рассталась с любимым, узнав о его предательстве

Друзья рассказывают о Наталье Гундаревой

Коллекция. Караван историй
Сохраняя культурное наследие. Как искусство становится цифровым активом, а искусственный интеллект восстанавливает шедевры Сохраняя культурное наследие. Как искусство становится цифровым активом, а искусственный интеллект восстанавливает шедевры

VIII Дни Эрмитажа проводят во Владивостоке не первый год

СНОБ
Открыть в приложении