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

Критика чистого разума Критика чистого разума

Революционная классика философской мысли о пределах человеческого разума

kiozk originals
Как научиться водить машину с нуля на «механике» и «автомате». Инструкция Как научиться водить машину с нуля на «механике» и «автомате». Инструкция

Как научиться водить машину, что важно знать и как не бояться

РБК
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
Почему в Европе запрещают dark kitchen и есть ли будущее у доставки еды в мире Почему в Европе запрещают dark kitchen и есть ли будущее у доставки еды в мире

Облачные кухни: на каких рынках у них сейчас больше всего шансов?

Forbes
Антистресс-питание: что есть, чтобы помочь психике Антистресс-питание: что есть, чтобы помочь психике

Откуда организму брать ресурсы, чтобы справляться с бесконечным стрессом?

Psychologies
«Были-небыли» «Были-небыли»

В Туме, поселке на севере Рязанской области, среди мещерских лесов есть музей

Знание – сила
Депрессия: как распознать опасность? Депрессия: как распознать опасность?

Депрессию нельзя недооценивать: затянувшись, она может отнять у нас годы жизни

Psychologies
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
Студии «Дисней» — 100 лет. Как ее создатель Уолт превратил маленький гараж в крупнейшую киностудию и почему в Диснейленд не пустили Никиту Хрущева Студии «Дисней» — 100 лет. Как ее создатель Уолт превратил маленький гараж в крупнейшую киностудию и почему в Диснейленд не пустили Никиту Хрущева

Жизнь человека, благодаря которому весь мир узнал о Микки-Маусе и Дональде Даке

СНОБ
Флуоресценция оказалась широко распространена среди млекопитающих Флуоресценция оказалась широко распространена среди млекопитающих

Какие животные способны к флуоресценции?

N+1
Северяне под Нарвой Северяне под Нарвой

Весной 1919 года для красного Петрограда возникла первая угроза

Дилетант
«Эврика» с бакинским акцентом. Кто придумал пенный огнетушитель «Эврика» с бакинским акцентом. Кто придумал пенный огнетушитель

О школьном учителе, создавшем первый пенный огнетушитель

СНОБ
Как победить в конфликте на работе: секретные методы бизнес-коуча Как победить в конфликте на работе: секретные методы бизнес-коуча

Как же победить в корпоративной войне — да и вообще в любом конфликте?

Psychologies
Долма Долма

Долма — часть нематериального культурного наследия ЮНЕСКО

Знание – сила
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
Недозаседавшиеся Недозаседавшиеся

Как российское современное искусство пыталось прикинуться официальным

Weekend
Борзых и ребята Борзых и ребята

«Убить Риту»: Бандитский Петербург возвращается в новом амплуа

Собака.ru
Даешь витамины! Даешь витамины!

Каких нутриентов не хватает нам осенью и как восполнить их недостаток

Лиза
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
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
Текст по принуждению Текст по принуждению

«Кошки-мышки»: неудачная экранизация популярного феминистского рассказа

Weekend
Секреты стирки Секреты стирки

Хочешь доставать из машинки идеально чистое белье?

Лиза
Вкусные приключения итальянца в России Вкусные приключения итальянца в России

Топ-5 мест в России которые поразили ведущего Федерико Арнальди

Лиза
Брутальное чтиво: 5 книг о викингах Брутальное чтиво: 5 книг о викингах

Пять книг для тех, кто интересуется культурой средневековой Скандинавии

Maxim
С хлеба на воду: почему аграриям не хватает льготных кредитов для развития С хлеба на воду: почему аграриям не хватает льготных кредитов для развития

Почему далеко не все представители агросектора имеют доступ к льготных кредитам

Forbes
Смотримся в черное зеркало — 2: как развиваются отношения моды и искусственного интеллекта Смотримся в черное зеркало — 2: как развиваются отношения моды и искусственного интеллекта

Как трансформируется взаимодействие модной индустрии с искусственным интеллектом

Правила жизни
Едят ли в Китае собак? Узнайте правду об этом популярном мифе! Едят ли в Китае собак? Узнайте правду об этом популярном мифе!

Что история говорит о том, едят ли в Китае собак

ТехИнсайдер
Акико Ёсано: поэтесса, которая смело говорила об ущемлении прав женщин в Японии Акико Ёсано: поэтесса, которая смело говорила об ущемлении прав женщин в Японии

Акико Ёсано хлестко высказывалась о невидимом труде женщин и материнстве

Forbes
Безумный ученый против Гитлера: жизнь и борьба Джеффри Пайка Безумный ученый против Гитлера: жизнь и борьба Джеффри Пайка

У англичан абсолютное оружие было. И звали его Джеффри Пайк

Правила жизни
Тайна, покрытая маской Тайна, покрытая маской

Одна из самых знаменитых загадок французской истории: тайна Железной Маски

Дилетант
Открыть в приложении