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
Расстрел Белого дома: что на самом деле случилось в Москве 4 октября 1993-го? Расстрел Белого дома: что на самом деле случилось в Москве 4 октября 1993-го?

Что случилось в Москве 4 октября 1993-го?

Maxim
«Университет — это институт развития, который может стать драйвером территории» | “The University Is a Development Institution That Can Become a Driver for Territorial Development” «Университет — это институт развития, который может стать драйвером территории» | “The University Is a Development Institution That Can Become a Driver for Territorial Development”

В чем потенциал вузов и как университеты берут на себя роль институтов развития

Позитивные изменения
Норвежский минималист: за что Юн Фоссе получил Нобелевскую премию по литературе Норвежский минималист: за что Юн Фоссе получил Нобелевскую премию по литературе

Что такое «минимализм Фоссе»?

Forbes
«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
Яир Лапид: «Двойная ловушка». Расследование детектива Ширмана Яир Лапид: «Двойная ловушка». Расследование детектива Ширмана

Отрывок из броского детектива о частном сыщике «Двойная ловушка»

СНОБ
От Соломона Нортапа до Виктора Пелевина: 7 книг о свободе От Соломона Нортапа до Виктора Пелевина: 7 книг о свободе

Романы, в которых герои в том или ином смысле ищут свободы и освобождения

СНОБ
Повернуты на чистоте и еще 4 признака людей с ОКР — проверьте себя Повернуты на чистоте и еще 4 признака людей с ОКР — проверьте себя

ОКР — психическое расстройство, из-за которого возникают навязчивые мысли

Psychologies
Наталья Альбрехт отвечает на 6 неудобных вопросов к S-составляющей алюминиевого бизнеса Наталья Альбрехт отвечает на 6 неудобных вопросов к S-составляющей алюминиевого бизнеса

ESG-повестка продолжает играть важную роль в развитии российского бизнеса

РБК
Даже эту проблему можно решить: как закрасить пятна от отбеливателя на цветной и белой одежде Даже эту проблему можно решить: как закрасить пятна от отбеливателя на цветной и белой одежде

Как спасти одежду от светлых или желтых пятен от отбеливателя

ТехИнсайдер
CycloTech показала дизайн двухместного шестироторного цикложира CycloTech показала дизайн двухместного шестироторного цикложира

CycloTech показала дизайн двухместного шестироторного цикложира

N+1
«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
Убийственное ретро Убийственное ретро

«Континенталь»: спин-офф «Джона Уика» с Мелом Гибсоном

Weekend
Лицом к салату: 6 способов обезвредить продукты, которые притворяются диетическими Лицом к салату: 6 способов обезвредить продукты, которые притворяются диетическими

Ингредиенты для салатов, которые не такие диетические, как кажутся

VOICE
Женское чутье: как работает обоняние и почему во время беременности от всего тошнит Женское чутье: как работает обоняние и почему во время беременности от всего тошнит

Отрывок из книги «Суперчувства» о том, как женщины воспринимают вкус и запах

Forbes
Большинство курильщиков имеют проблемы с ментальным здоровьем. Почему? Большинство курильщиков имеют проблемы с ментальным здоровьем. Почему?

Как связано курение и ментальное состояние человека

Psychologies

Изобрести спирт пытались еще в эпоху неолита

ТехИнсайдер
Suzuki показала четвероногий электрический квадроцикл Suzuki показала четвероногий электрический квадроцикл

Электрический квадроцикл может ездить по дорогам и ходить по лестницам

N+1
Классовые разногласия Классовые разногласия

Чем опасны моторы класса Евро-0 и долго ли их еще будут выпускать в России?

РБК
Звездный диагноз: как рэпер Рен с болезнью Лайма взорвал британские чарты Звездный диагноз: как рэпер Рен с болезнью Лайма взорвал британские чарты

Как болезнь Лайма изменила жизнь Рена и сказалась на его творчестве

Forbes
Энергия на длинную дистанцию Энергия на длинную дистанцию

Сможет ли управляемый термоядерный синтез заменить углеводородное топливо

Наука и жизнь
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
Эти «полезные» продукты на самом деле вредят нашему здоровью: не ведитесь на уловки маркетологов Эти «полезные» продукты на самом деле вредят нашему здоровью: не ведитесь на уловки маркетологов

Пришло время содрать маску с продуктов, которые прикидываются полезными

ТехИнсайдер
6 модных и практичных образов на осень-зиму: уроки стиля от Ирины Шейк 6 модных и практичных образов на осень-зиму: уроки стиля от Ирины Шейк

Подсмотрим пару-тройку модных трюков у любимой Ирины Шейк?

VOICE
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
Юлий Ким Юлий Ким

Поэт и драматург Юлий Ким глазами Дмитрия Быкова

Дилетант
2007-й вернули: почему ностальгия заняла такое прочное место в массовой культуре 2007-й вернули: почему ностальгия заняла такое прочное место в массовой культуре

Неужели раньше действительно было лучше? Почему мы ностальгируем?

Psychologies
«Без тяжелого люкса». Как изменились тренды на обустройство квартир «Без тяжелого люкса». Как изменились тренды на обустройство квартир

Какие планировки, ремонты и интерьеры популярны у обеспеченных москвичей

СНОБ
Великий немой обретает речь Великий немой обретает речь

Что такое звук в кино?

Знание – сила
«Я соперничаю с женщинами»: почему так происходит «Я соперничаю с женщинами»: почему так происходит

Почему женщины конкурируют друг с другом?

Psychologies
Открыть в приложении