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 менялся взгляд на женскую психотерапию и чем она отличается от мужской Как менялся взгляд на женскую психотерапию и чем она отличается от мужской

Как психоанализ и феминизм искали причины различий проблем женщин и мужчин

Forbes
7 литературных вселенных, с которыми не хочется прощаться 7 литературных вселенных, с которыми не хочется прощаться

Книги, которые погрузят вас в мир драконов, замков и древних пророчеств

СНОБ
Композитор Владимир Горлинский: Моя задача — писать не для инструментов, а для конкретных исполнителей Композитор Владимир Горлинский: Моя задача — писать не для инструментов, а для конкретных исполнителей

О звучании города, записи движения звука и неваляшке в оркестре

СНОБ
Немного истории: Военные вездеходы 8x8 Немного истории: Военные вездеходы 8x8

Военным всегда хотелось иметь на вооружении автомобили с колёсной формулой 8x8

4x4 Club
Изменить будущее: что такое трансформационные игры Изменить будущее: что такое трансформационные игры

Что такое трансформационные игры и чем они могут помочь в достижении целей?

Psychologies
Вкусные приключения итальянца в России Вкусные приключения итальянца в России

Топ-5 мест в России которые поразили ведущего Федерико Арнальди

Лиза
Пространственная и временная координаты поменялись местами в квантовом вычислителе Google Пространственная и временная координаты поменялись местами в квантовом вычислителе Google

Ученые из Google предложили новый способ создания квантовых схем

N+1
Неделя, чтобы измениться к лучшему: упражнения на каждый день Неделя, чтобы измениться к лучшему: упражнения на каждый день

О том, как всего за одну неделю сделать свою жизнь лучше

Psychologies
5 пар обуви, которые должны быть у каждой женщины старше 50 лет: мнение стилистов 5 пар обуви, которые должны быть у каждой женщины старше 50 лет: мнение стилистов

Юбилей — отличный повод перебрать шкаф и избавиться от всей старой обуви

VOICE
Соло для двоих Соло для двоих

6 вещей в сексе, которых давно пора перестать стесняться

Лиза
В Египте раскопали нетронутые жреческие погребения с большим количеством заупокойной утвари В Египте раскопали нетронутые жреческие погребения с большим количеством заупокойной утвари

В Египте Найдены мумии в расписных саркофагах и тысячи ушебти

N+1
Черепа из Африки, которые украли 100 лет назад, генетически связаны с живыми людьми! Черепа из Африки, которые украли 100 лет назад, генетически связаны с живыми людьми!

Эксперты нашли родственников усопших людей, чьи черепа были украдены

ТехИнсайдер
Турбозапуски и премиумизация: как меняются массмаркет и миддл-бренды Турбозапуски и премиумизация: как меняются массмаркет и миддл-бренды

Российские бренды сегментов массмаркет и миддл меняются на глазах

РБК
5 способов предотвратить выгорание в отношениях 5 способов предотвратить выгорание в отношениях

Способы, которые помогут справиться с выгоранием в браке

Psychologies
Секрет исполинов: почему космические ракеты такие большие Секрет исполинов: почему космические ракеты такие большие

Почему сами ракеты такие большие, если выводимый ими груз такой маленький?

ТехИнсайдер
Как убрать родительские установки и найти подходящего именно вам партнера Как убрать родительские установки и найти подходящего именно вам партнера

Всегда ли родители правы и сделают ли нас счастливыми их установки?

Psychologies
Если друг оказался вдруг: как сирийский бурый медведь стал героем польской армии Если друг оказался вдруг: как сирийский бурый медведь стал героем польской армии

Рассказываем одну из самых удивительных историй Второй мировой войны

Правила жизни
Вы не подозревали, но цветы могут быть полезным перекусом! Интересные факты Вы не подозревали, но цветы могут быть полезным перекусом! Интересные факты

Салат из цветов — это не самое плохое решение

ТехИнсайдер
Что нужно взять с собой в самолет, чтобы перелет был комфортным Что нужно взять с собой в самолет, чтобы перелет был комфортным

Как продумать сборы в самолет от и до

VOICE
Тёмная сторона маркетинга: почему столько неэтичной рекламы, если смотреть через призму равенства Тёмная сторона маркетинга: почему столько неэтичной рекламы, если смотреть через призму равенства

Почему следует избегать «грубого» пиара?

Inc.
Игры разума Игры разума

Самые действенные способы тренировать мозг для каждого возраста

Men Today
Против государственного насилия: за что Наргиз Мохаммади получила Нобелевскую премию Против государственного насилия: за что Наргиз Мохаммади получила Нобелевскую премию

Кто такая Наргиз Мохаммади и как она стала правозащитницей?

Forbes
«Время измениться в размерах» «Время измениться в размерах»

Корифеи медиабизнеса обсуждают будущее аналоговых и цифровых медиа

Правила жизни
Спасибо деду за ладу Спасибо деду за ладу

«Лада Голд»: еще одна сказка про 1990-е

Weekend
Брутальное чтиво: 5 книг о викингах Брутальное чтиво: 5 книг о викингах

Пять книг для тех, кто интересуется культурой средневековой Скандинавии

Maxim
Что можно сделать с клеевым пистолетом кроме поделок: лайфхаки, которые стоит попробовать хотя бы раз Что можно сделать с клеевым пистолетом кроме поделок: лайфхаки, которые стоит попробовать хотя бы раз

Как можно применить клеевой пистолет в быту

ТехИнсайдер
Большой гид по саке: как выбрать и что нужно знать о традиционном японском напитке Большой гид по саке: как выбрать и что нужно знать о традиционном японском напитке

Как выбрать саке и что нужно знать о традиционном японском напитке

СНОБ
Во весь голос Во весь голос

Маша Мацель рассказала о связи со своими героинями и любви к музыке

Grazia
Как перестать материться: о любви к нецензурной лексике и способах избавления от нее Как перестать материться: о любви к нецензурной лексике и способах избавления от нее

Что предпринять тем, кто хочет перестать материться

Psychologies
Открыть в приложении