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

Цеолит помог превратить полиэтилен в бензин Цеолит помог превратить полиэтилен в бензин

Химики научились получать бензин из пористого цеолита

N+1
10 цитат психолога Карла Роджерса, которые помогут понять ценность самореализации 10 цитат психолога Карла Роджерса, которые помогут понять ценность самореализации

10 цитат из трудов психолога Карла Роджерса

Psychologies
Усталость от насилия: как разрешать неразрешимые конфликты Усталость от насилия: как разрешать неразрешимые конфликты

Один из успешных примеров преодоления кажущегося неразрешимым противостояния

Forbes
Кинососедские отношения Кинососедские отношения

Как южнокорейское кино очеловечило своих северокорейских героев

Weekend
Осложненная беременность: как в России рожают женщины с сопутствующими заболеваниями Осложненная беременность: как в России рожают женщины с сопутствующими заболеваниями

Как рожают пациентки с ограниченными возможностями здоровья?

Forbes
«Мне смешно читать про хоромы за 130 миллионов. Ира никогда не стремилась к роскоши» «Мне смешно читать про хоромы за 130 миллионов. Ира никогда не стремилась к роскоши»

Пианист Константин Купервейс рассказывает об Ирине Мирошниченко

Коллекция. Караван историй
Миллиардер, филантроп: как жил Чарльз Фрэнсис Фини — основатель Duty Free Миллиардер, филантроп: как жил Чарльз Фрэнсис Фини — основатель Duty Free

Чарльз Фрэнсис Фини заработал миллиарды и раздал их на благотворительность

Правила жизни
«Когда император был богом»: как этнические японцы жили в США во время войны «Когда император был богом»: как этнические японцы жили в США во время войны

Отрывок из книги Джули Оцука о том, как изменилась жизнь японцев в США в 1942

Forbes
Интерьер о природе Интерьер о природе

Натуральные материалы и сдержанная природная палитра: квартира для дизайнера

SALON-Interior
«Не забудем, не простим!» Как на самом деле появился этот грозный крылатый лозунг «Не забудем, не простим!» Как на самом деле появился этот грозный крылатый лозунг

Не знать этого для россиянина совершенно непростительно!

Maxim
Вкусные приключения итальянца в России Вкусные приключения итальянца в России

Топ-5 мест в России которые поразили ведущего Федерико Арнальди

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

Самки лягушек способны отбиваться от нежелательного мужского внимания

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

Сангвиники — самые общительные и деятельные люди, но и у них есть минусы

Psychologies
Игра Лила: что это, стоит ли играть и зачем Игра Лила: что это, стоит ли играть и зачем

Доска, игральные кости и фишки, которые помогут узнать о себе больше

РБК
Что такое долевое страхование жизни и сможет ли оно заменить ИСЖ Что такое долевое страхование жизни и сможет ли оно заменить ИСЖ

Что такое инвестиционное страхование и почему вокруг него столько споров?

Forbes
Шарики из коробки Шарики из коробки

Силикагель – «абсорбент», помогающий избавиться от ненужной влажности

Лиза
Познавательное кино Познавательное кино

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

Знание – сила
Тест только для настоящих эрудитов: попробуйте угадать писателя по его описанию природы Тест только для настоящих эрудитов: попробуйте угадать писателя по его описанию природы

Попробуйте угадать русского классика по словам и деталям в его тексте

ТехИнсайдер
Чем закончились латиноамериканские сериалы, которые все смотрели в девяностых и нулевых? Чем закончились латиноамериканские сериалы, которые все смотрели в девяностых и нулевых?

Многие смотрели их по телевизору, но не у многих хватало терпения до конца

Maxim
Свободы выбора не существует: провокационное исследование Роберта Сапольски Свободы выбора не существует: провокационное исследование Роберта Сапольски

Роберт Сапольски отрицает свободу воли человека — прав ли он?

Psychologies
Лови момент Лови момент

Для создания идеального кадра нужна синергия двух элементов: спорта и природы

Men Today
Зумеры не надеются на пенсию! Вот как молодежь готовится к старости Зумеры не надеются на пенсию! Вот как молодежь готовится к старости

Что такое тенденция «мягких сбережений», которая зарождается среди зумеров?

ТехИнсайдер
«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
Что делать, если Wi-Fi плохо работает в отдельных местах квартиры Что делать, если Wi-Fi плохо работает в отдельных местах квартиры

Как избавиться от «мертвых зон» роутера?

CHIP
Павел Пепперштейн — о любви к роману Достоевского «Бесы»; о том, каково быть литературным персонажем, и о связи между чтением и мастурбацией Павел Пепперштейн — о любви к роману Достоевского «Бесы»; о том, каково быть литературным персонажем, и о связи между чтением и мастурбацией

Пепперштейн рассказывает о важных для себя книгах — прочитанных, недочитанных

Правила жизни
Изменение климата сократит площадь пригодных для индийских слонов местообитаний Изменение климата сократит площадь пригодных для индийских слонов местообитаний

Доля непригодных для индийских слонов местообитаний может вырасти на треть

N+1
Ловушка «мягкой силы»: как стереотипы ограничивают женщин в карьере и бизнесе Ловушка «мягкой силы»: как стереотипы ограничивают женщин в карьере и бизнесе

Постоянная оглядка на «мягкую силу» только закрепляет гендерные стереотипы

Forbes
Держись подальше: самые опасные углеводы, которые есть в твоем меню — они маскируются под безобидные Держись подальше: самые опасные углеводы, которые есть в твоем меню — они маскируются под безобидные

Углеводы — часть здорового рациона, но некоторые из них следует ограничить

VOICE
Лучшие абсурдные комедии Лучшие абсурдные комедии

Комедии, в которых отсутствует логика, а глупость существует ради глупости

Maxim
О Моцарте и Сальери О Моцарте и Сальери

Тема часов, отведенного человеку времени была весьма значима для Моцарта

Знание – сила
Открыть в приложении