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
Литературные приемы: как Vesper стала лидером рынка элитной недвижимости Литературные приемы: как Vesper стала лидером рынка элитной недвижимости

Что помогло компании Vesper стать лидером рынка элитной недвижимости?

Forbes
По тайбэйскому времени По тайбэйскому времени

Цикл писем, написанных молодой девушкой из далекого Тайваня в Россию

Правила жизни
«Букхоппинг»: как книжные магазины стали модными культурными пространствами «Букхоппинг»: как книжные магазины стали модными культурными пространствами

Как изменилась атмосфера в книжных магазинах и почему стало модным туда ходить

Forbes
«Разобраться бы сначала просто с российским». Есть ли люкс в отечественной моде? «Разобраться бы сначала просто с российским». Есть ли люкс в отечественной моде?

Люкс — это не только вещи с шестизначным ценником, но и кое-что еще

РБК
«Опоссум Шрёдингера. Смерть в мире животных» «Опоссум Шрёдингера. Смерть в мире животных»

Думают ли слоны о смерти

N+1
Без времени: зачем современному миру организации-долгожители Без времени: зачем современному миру организации-долгожители

Организации, которые смогли пережить несметное число государственных формаций

Forbes
Физики обнаружили изотоп азота 9N Физики обнаружили изотоп азота 9N

Группа физиков получила уверенное подтверждение существования изотопа азота 9N

N+1
7 российских банков вошли в мировой топ-150 по объему проведенных платежей 7 российских банков вошли в мировой топ-150 по объему проведенных платежей

В 2022 году семь российских банков вошли в мировой топ-150

Inc.
Аридизация как данность Аридизация как данность

Насколько опасна аридизация Центральной и Южной Европы?

Знание – сила
Чужая девочка Чужая девочка

Возможно ли полюбить чужого ребенка как своего

СНОБ
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
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
В древесине ледникового периода обнаружили следы сверхмощной солнечной вспышки В древесине ледникового периода обнаружили следы сверхмощной солнечной вспышки

Ученые обнаружили в Альпах окаменевшую древесину эпохи позднего плейстоцена

N+1
Почему женщины отказываются от интервального голодания: 3 серьезные причины Почему женщины отказываются от интервального голодания: 3 серьезные причины

Почему интервальное голодание подходит далеко не всем?

VOICE
10 неожиданных способов применения бальзама для волос в быту, которые пригодятся абсолютно каждому 10 неожиданных способов применения бальзама для волос в быту, которые пригодятся абсолютно каждому

Бальзам для волос решит многочисленные бытовые проблемы

ТехИнсайдер
Зачем кошке усы на голове и лапах Зачем кошке усы на голове и лапах

Зачем на самом деле котам нужны вибриссы

ТехИнсайдер
Не по размеру: какие заблуждения мешают российским стартапам выходить на IPO Не по размеру: какие заблуждения мешают российским стартапам выходить на IPO

Почему стартапам стоит присмотреться к первичному размещению акций (IPO)

Forbes
«Успешный успех»: как не довести себя до нервного срыва в гонке достижений — советует психолог «Успешный успех»: как не довести себя до нервного срыва в гонке достижений — советует психолог

Как же сохранить спокойствие и уверенность на пути к успеху?

VOICE
5 книг норвежских писателей, которые обязан прочитать каждый 5 книг норвежских писателей, которые обязан прочитать каждый

Какие литературные сокровища хранит суровая, но живописная земля викингов?

Maxim
Стесняюсь спросить: когда пора обращаться к нутрициологу и зачем? Стесняюсь спросить: когда пора обращаться к нутрициологу и зачем?

Кто такой нутрициолог и как он помогает скорректировать питание?

Правила жизни
Противоестественный человек Противоестественный человек

«Секрет нашего успеха»: чем люди на самом деле отличаются от животных

Weekend
«Став матерью, я обрела смелость защищать маму»: роман о детстве, разлуке и горе «Став матерью, я обрела смелость защищать маму»: роман о детстве, разлуке и горе

Отрывок из лиричного романа «Перл» о семейном счастье и травме

Forbes
«Это позиция триумфального поражения» «Это позиция триумфального поражения»

Александр Горбачев о месте, времени и наследии Егора Летова

Weekend
Палеогенетики прочитали геном сына Александра Невского Палеогенетики прочитали геном сына Александра Невского

сын Александра Невского оказался связан со скандинавами и степными кочевниками

N+1
Шарики из коробки Шарики из коробки

Силикагель – «абсорбент», помогающий избавиться от ненужной влажности

Лиза
Замуж за царя: как проходили смотры невест для русских правителей Замуж за царя: как проходили смотры невест для русских правителей

Как проходил кастинг будущих цариц в средневековой Руси?

Forbes
Несчастье помогло Несчастье помогло

Огромная коллекция произведений искусства, которую собрала Эмили Фишер Ландау

Robb Report
«Взрослых не бывает»: Памела Друкерман о том, как полюбить себя в любом возрасте «Взрослых не бывает»: Памела Друкерман о том, как полюбить себя в любом возрасте

Глава из книги «Взрослых не бывает» об отношениях с детьми

Forbes
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
Открыть в приложении