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
«Я сильно похудела»: Ирина Медведева рассказала, как преобразилась к концу съемок фильма «Человек ниоткуда» «Я сильно похудела»: Ирина Медведева рассказала, как преобразилась к концу съемок фильма «Человек ниоткуда»

Ирина Медведева поделилась секретами личной жизни и съемки «Человека ниоткуда»

VOICE
Опасный маневр: почему дельфины так любят плыть впереди корабля? Опасный маневр: почему дельфины так любят плыть впереди корабля?

Из-за каких причин дельфины плавают прямо перед носом корабля?

ТехИнсайдер
«Humariff случился по любви, поэтому он успешен» «Humariff случился по любви, поэтому он успешен»

Тамам Хумарифф — о своей новой коллекции и планах на будущее

OK!
Практические вопросы: Клапан EGR – чинить, менять или глушить? Практические вопросы: Клапан EGR – чинить, менять или глушить?

Что такое клапан EGR и нужен ли он вообще?

4x4 Club
Что делать, если разбилась пудра для лица? 3 гениальных способа восстановить любую рассыпчатую косметику Что делать, если разбилась пудра для лица? 3 гениальных способа восстановить любую рассыпчатую косметику

Разбитую пудру можно починить, да так, что ее невозможно будет отличить от новой

ТехИнсайдер
«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
Депрессия: как распознать опасность? Депрессия: как распознать опасность?

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

Psychologies
Как криминалистка Софья Файнштейн ловила первого серийного убийцу СССР Как криминалистка Софья Файнштейн ловила первого серийного убийцу СССР

Как криминалистка Софья Файнштейн ловила Мосгаза

Forbes
Секреты скорочтения: как научиться быстро читать и не отвлекаться от содержания Секреты скорочтения: как научиться быстро читать и не отвлекаться от содержания

Прочитать одну книгу за вечер — навык, которым может овладеть любой человек

ТехИнсайдер
Как предупредить хронические неинфекционные заболевания? Как предупредить хронические неинфекционные заболевания?

Способы предотвращения хронических неинфекционных заболеваний

Здоровье
8 привычек стройных 8 привычек стройных

Как ускорить процесс похудения

Лиза
Давай, до свидания! Давай, до свидания!

Как подготовить дачу к зиме: 12 правил

Лиза
Инженерное мастерство и немного безумия. Кто такие Ringbrothers и зачем они это делают? Инженерное мастерство и немного безумия. Кто такие Ringbrothers и зачем они это делают?

Рассказываем о необычной компании Ringbrothers и их рестомодах

4x4 Club
Что будет, если съесть хлеб с плесенью? Что будет, если съесть хлеб с плесенью?

Срезать плесень и съесть хлеб или не испытывать судьбу и выбросить весь батон?

ТехИнсайдер
Узнай лжеца по выражению лица Узнай лжеца по выражению лица

Физиогномика: метод определения личности человека или лженаука?

Зеркало Мира
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
Умершего в 90-летнем возрасте царя Рамсеса II вдвое омолодили на реконструкции Умершего в 90-летнем возрасте царя Рамсеса II вдвое омолодили на реконструкции

Как выглядел царь Рамсес II в 90 и в 45 лет

N+1
Что такое «медленный» метаболизм и как его ускорить: рассказывают ученые Что такое «медленный» метаболизм и как его ускорить: рассказывают ученые

Может ли обмен веществ быть медленным или быстрым?

ТехИнсайдер
Познавательное кино Познавательное кино

Что такое научпоп в кино? Зачем его снимают? Кто его смотрит?

Знание – сила
6 мужских высказываний в начале отношений, после которых стоит задуматься 6 мужских высказываний в начале отношений, после которых стоит задуматься

Какие фразы нового партнера могут быть настоящими красными флагами?

Psychologies
Королева дедлайна Королева дедлайна

Олеся Серегина — о том, как переплыть Босфор через два месяца после родов

OK!
Необычное решение! В Японии роботы-волки защищают людей от диких медведей Необычное решение! В Японии роботы-волки защищают людей от диких медведей

Дикие животные разбегаются в поисках укрытия при виде необычного зверя

ТехИнсайдер
Практические вопросы: Почему в машине холодно? Практические вопросы: Почему в машине холодно?

Вы уже преодолели половину своего пути, а из печки дует едва теплым воздухом?

4x4 Club
Умный шопинг на всех этапах: как ИИ меняет покупательские стратегии и опыт уже сейчас Умный шопинг на всех этапах: как ИИ меняет покупательские стратегии и опыт уже сейчас

Как ИИ меняет пользовательский опыт и e-commerce?

Inc.
Выйти из тени отца: как режиссер София Коппола обрела собственный голос Выйти из тени отца: как режиссер София Коппола обрела собственный голос

О творческом пути Софии Коппола, которой удалось выйти из тени отца-режиссера

Forbes
Не украл, а адаптировал: теорему Пифагора на самом деле придумал не сам Пифагор – это сделали за 1000 лет до него Не украл, а адаптировал: теорему Пифагора на самом деле придумал не сам Пифагор – это сделали за 1000 лет до него

Кто на самом деле придумал теорему Пифагора?

ТехИнсайдер
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
Темперамент имеет значение: сильные и слабые стороны холерика Темперамент имеет значение: сильные и слабые стороны холерика

Какая работа подходит холерикам и как воспитывать ребенка-холерика

Psychologies
Изобретатель-ремесленник. Кто придумал электросварку Изобретатель-ремесленник. Кто придумал электросварку

История Николая Бенардоса, который придумал электросварку

СНОБ
Открыть в приложении