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
Предания райских островов: какие легенды хранят Мальдивы Предания райских островов: какие легенды хранят Мальдивы

О мальдивских легендах и их влиянии на современную культуру острова

СНОБ
Упражнения на трицепс для дома и зала: программа и советы тренера Упражнения на трицепс для дома и зала: программа и советы тренера

Как укрепить трицепс: упражнения для дома и зала

РБК
Иноходец Иноходец

Владимир Яглыч один из немногих, у кого есть талант жить по своим правилам

Men Today
«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
Сезон ягод Сезон ягод

Эти осенние ягоды богаты витаминами и минералами

Лиза
Плохо работает интернет на телефоне: ищем причины Плохо работает интернет на телефоне: ищем причины

Как исправить плохой мобильный интернет или хотя бы немного ускорить доступ

CHIP
Устойчивое падение Устойчивое падение

Почему термин ESG становится токсичным в США

РБК
Шарики из коробки Шарики из коробки

Силикагель – «абсорбент», помогающий избавиться от ненужной влажности

Лиза
«Отличная тренировка борьбы со страхами»: как женщины покоряют большие города «Отличная тренировка борьбы со страхами»: как женщины покоряют большие города

О том, как на самом деле женщины строят карьеру в больших городах

Forbes
Виноваты звезды: какие косметологические процедуры популярны благодаря селебрити Виноваты звезды: какие косметологические процедуры популярны благодаря селебрити

Какие процедуры становятся популярными благодаря селебрити

Forbes
Спорт и ментальное здоровье: как превратить тренировки в медитацию Спорт и ментальное здоровье: как превратить тренировки в медитацию

Какие виды спорта лучше всего подойдут для медитирования

Forbes
«Пелопоннесская война» «Пелопоннесская война»

Как чума помешала походу афинян на Эпидавр

N+1
Антитела к белкам зубной эмали упростили определение пола ископаемых останков Антитела к белкам зубной эмали упростили определение пола ископаемых останков

Исследователи разработали новый метод определения пола древних людей

N+1
Флуоресценция оказалась широко распространена среди млекопитающих Флуоресценция оказалась широко распространена среди млекопитающих

Какие животные способны к флуоресценции?

N+1
«Я не герой и не повод для жалости»: история чемпионки России по танцам на колясках Нурсины Галиевой «Я не герой и не повод для жалости»: история чемпионки России по танцам на колясках Нурсины Галиевой

Как Нурсина Галиева стала чемпионкой по танцам, несмотря на диагноз

VOICE
Как быть с зарплатами сотрудникам, если у вас кризисный момент: советы и решения Как быть с зарплатами сотрудникам, если у вас кризисный момент: советы и решения

Можно ли законно сокращать зарплаты сотрудникам в кризис?

Inc.
«Я пою о себе, о тебе, обо всех» «Я пою о себе, о тебе, обо всех»

Успех АNNA ASTI идет впереди нее самой

OK!
Валери Зоидова Валери Зоидова

Валери Зоидова — о свободе, отношениях с религией и магии кино

Grazia
Как воспринимать критику: 12 тезисов Как воспринимать критику: 12 тезисов

А что, если отнестись к критике конструктивно?

Psychologies
Как сотрудницы Центра «Сестры» помогают пострадавшим от сексуализированного насилия Как сотрудницы Центра «Сестры» помогают пострадавшим от сексуализированного насилия

Почему уровень насилия растет, но эта проблема все еще окутана мифами

Forbes
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
От водяной мельницы до «плавильной фабрики». Кто придумал двухцилиндровую паровую машину От водяной мельницы до «плавильной фабрики». Кто придумал двухцилиндровую паровую машину

История великого российского изобретателя Ивана Ползунова

СНОБ
«В начале было кофе». Что происходит с русским языком «В начале было кофе». Что происходит с русским языком

Филолог Светлана Гурьянова о живом русском языке

СНОБ
Желанное искусство каллипедии Желанное искусство каллипедии

Каллипедия — что это за искусство и как оно связано со сказками?

Знание – сила
«Прибыль ниоткуда не посыпется»: как женщины управляют бизнесом и развивают регионы «Прибыль ниоткуда не посыпется»: как женщины управляют бизнесом и развивают регионы

Развитие локальных территорий может принести бизнесу больше, чем освоение столиц

Forbes
От мала до велика От мала до велика

Исполины и карлики среди одноклеточных и растений

Наука и жизнь
Как Анна Щетинина стала первой в мире женщиной — капитаном дальнего плавания Как Анна Щетинина стала первой в мире женщиной — капитаном дальнего плавания

Как уроженка Приморья Анна Щетинина проложила себе путь к капитанскому мостику

Forbes
Полтинник за пятерку Полтинник за пятерку

Поощрение детей деньгами за оценки и работу по дому несет в себе риски

Деньги
Перестать всех вести за руку: как быть эмпатичным руководителем в конкурентной среде Перестать всех вести за руку: как быть эмпатичным руководителем в конкурентной среде

Как быть лидером, который даст команде свободу творчества и приведет к цели?

Forbes
Открыть в приложении