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
Российские сериалы последних лет: топ 10 + достойных вашего внимания Российские сериалы последних лет: топ 10 + достойных вашего внимания

Что могло бы стать классикой современного российского ТВ?

Правила жизни
Чужая девочка Чужая девочка

Возможно ли полюбить чужого ребенка как своего

СНОБ
Выплыть из омута: фильмы про абьюз, одержимость и выход из нездоровых отношений Выплыть из омута: фильмы про абьюз, одержимость и выход из нездоровых отношений

11 фильмов про абьюз, которые стоит посмотреть

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
Артём Ачкасов: О тюнинге, который не нужен Артём Ачкасов: О тюнинге, который не нужен

Тюнинг — это не всегда рациональное и продуманное решение

4x4 Club
Великий немой обретает речь Великий немой обретает речь

Что такое звук в кино?

Знание – сила
Инфляция привела к шринкфляции Инфляция привела к шринкфляции

Почему производители пищевой продукции уменьшают размеры упаковки

Агроинвестор
«Мать атомной бомбы»: что ученая Лиза Мейтнер сделала для создания ядерного оружия «Мать атомной бомбы»: что ученая Лиза Мейтнер сделала для создания ядерного оружия

Почему Лиза Мейтнер сожалела о своем имени «мать атомной бомбы»?

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
Как адекватно оценивать свои услуги и не бояться называть цену: 5 советов Как адекватно оценивать свои услуги и не бояться называть цену: 5 советов

По каким критериям стоит назначать себе как специалисту цену?

Psychologies
Как родители мешают детям повзрослеть: 3 любимых метода нарциссов Как родители мешают детям повзрослеть: 3 любимых метода нарциссов

Почему некоторые родители не позволяют детям становиться самостоятельными?

Psychologies
Как мужчины видят вагину: репортаж с психодраматического мастер-класса Как мужчины видят вагину: репортаж с психодраматического мастер-класса

Мастер-класс, на котором случилось невероятное открытие

Psychologies
Эдвард Бернейс Эдвард Бернейс

Правила жизни пропагандиста и одного из отцов PR Эдварда Бернейса

Правила жизни
Российские писатели – Нобелевские лауреаты Российские писатели – Нобелевские лауреаты

Художники слова – Пастернак и Солженицын, Шолохов, Бродский и Бунин

Знание – сила
«Чувство юмора — залог крепкого брака»: личная история «Чувство юмора — залог крепкого брака»: личная история

Семейная жизнь не всегда похожа на праздник, но юмор делает её ярче

Psychologies
В скифской «Долине царей» обнаружили ритуальные клады-приношения В скифской «Долине царей» обнаружили ритуальные клады-приношения

О результатах сезона в погребально-поминальном комплексе Чинге-Тей-I

N+1
Хоп, рэперок: что общего у Розенбаума, «Каспийского Груза» и Моргенштерна? Хоп, рэперок: что общего у Розенбаума, «Каспийского Груза» и Моргенштерна?

Что общего у рэпа и шансона и почему вдруг об этом заговорили

Правила жизни
Что означают разные цвета стула, когда ходишь в туалет «по-большому»: объяснение гастроэнтеролога Что означают разные цвета стула, когда ходишь в туалет «по-большому»: объяснение гастроэнтеролога

Цвет стула может многое рассказать о вашем теле

VOICE
Самки лягушек притворяются мертвыми, чтобы избежать спаривания Самки лягушек притворяются мертвыми, чтобы избежать спаривания

Самки лягушек способны отбиваться от нежелательного мужского внимания

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

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

Psychologies
Карьера без барьеров Карьера без барьеров

Как цифровые гаджеты и ассистивные технологии дают работу людям с инвалидностью

РБК
Ментальная связь: что это такое и как ее разорвать. Советы психологов Ментальная связь: что это такое и как ее разорвать. Советы психологов

У ментальной связи вполне объяснимые признаки и причины

РБК
Городской остров тепла сделал листья рожковой кислицы красными Городской остров тепла сделал листья рожковой кислицы красными

Листья с высоким содержанием антоцианов оказались устойчивее к тепловому стрессу

N+1
Спасибо деду за ладу Спасибо деду за ладу

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

Weekend
«Вы бы поставили чип себе в голову?» «Вы бы поставили чип себе в голову?»

Эксперты об аспектах внезапного вторжения искусственного интеллекта в нашу жизнь

Правила жизни
Как Binance взлетела на неудачном запуске фирменного токена Как Binance взлетела на неудачном запуске фирменного токена

Как Binance обернула крупнейший провал себе на пользу

Forbes
Как избавиться от страха за пять минут Как избавиться от страха за пять минут

Откуда «растут ноги» и как справиться с любым страхом за пять минут?

VOICE
Экстрасенс-убийца! Гадалка в Бразилии отравила клиентку, которой предсказала скорую смерть Экстрасенс-убийца! Гадалка в Бразилии отравила клиентку, которой предсказала скорую смерть

Хиромантия и шоколад: история одного жуткого убийства

ТехИнсайдер
Право на выбор: с какими социальными проблемами сталкиваются женщины в регионах Право на выбор: с какими социальными проблемами сталкиваются женщины в регионах

Как связаны стереотипы о внешности с правовой незащищенностью женщин?

Forbes
Открыть в приложении