Ikkinchi lazer: aqldan ozgan elektron fotosuratlar uchun

Atrofimizdagi makroskopik dunyoni kuzatish uchun yorug'likdan foydalanganimiz kabi, biz ham subatomik dunyoni tekshirish uchun yorug'likdan foydalanishimiz mumkin. Ammo bitta printsipga rioya qilish kerak: har qanday o'lchov o'rganilayotgan tizimning sezilarli darajada o'zgarishi uchun zarur bo'lgan vaqtdan tezroq bo'lishi kerak, aks holda faqat noaniq natijalarga erishish mumkin.
Molekulada atomlar femtosekund (sekundning trilliondan biri, 10^-15 soniya) vaqt shkalasi boʻyicha harakat qiladi, ularning joylashuvi va energiyasi birdan bir necha yuz attosekundgacha oʻzgaradi va ularning harakatini oʻlchash uchun femtosekund texnologiyasi “mumkin. yordam bermasin.
Attosekund qancha qisqa? 1 attosekund 10^-18 soniyani tashkil etadi, bu soniyaning milliarddan biriga teng. 1 attosekund koinot yoshining 1 soniyasiga (13,8 milliard yil) teng. Xonaning bir tomonidan qarama-qarshi devorga o'tadigan yorug'lik nuri 10 milliard yoy soniyani oladi.
Attosekund pulsning "haqiqiy hayoti"
Attosekund shkalasiga yorug'lik zarbasini qanday olish mumkin? Nazariy jihatdan, qisqaroq yorug'lik impulslarini bir nechta to'lqin uzunlikdagi qisqa to'lqin uzunlikdagi lazer impulslarini birlashtirish orqali hosil qilish mumkin.
Xitoy Fanlar akademiyasi Fizika instituti tadqiqotchisi Vey Chjii Science and Technology Daily muxbiri bilan suhbatda shunday dedi: “Yangi to‘lqin uzunliklarini yaratish uchun nafaqat femtosekundlik lazerli haydovchi kerak, balki gazga ham e’tibor qaratish kerak. yorug'lik va gaz atomlarining o'zaro ta'siri yuqori harmonika deb ataladigan, yuqori harmonikalar - bu haydovchi lazeridagi tsikl, to'lqinning ikki tsiklini yaratish.
1987 yilda Lhuillier va uning hamkasblari infraqizil lazer nurini inert gazga qaratdilar va ishlab chiqarilgan harmonikalar ilgari qisqa to'lqin uzunlikdagi lazer drayvlari bilan ishlab chiqarilganlarga qaraganda ko'proq va kuchliroq ekanligini va kuzatilgan ko'plab harmonikalarning yorug'lik intensivligi o'xshashligini aniqladilar.
Keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, to'g'ri sharoitlarda, harmonikalar ultrabinafsha diapazonida bir qator lazer impulslarini hosil qilish uchun bir-birining ustiga chiqdi, ularning har biri atigi bir necha yuz attosekundga teng edi.
2001 yilda Agostini va uning Frantsiyadagi hamkasblari atigi 250 arsek davom etadigan pulsli poezdlar seriyasini yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Ferens Krauss va uning Avstriyadagi hamkorlari 650 kamon soniya davom etadigan yagona izolyatsiyalangan yorug'lik impulslarini ajratib, atomlardan elektronlarni "tortib olish" jarayonini kuzatish va o'rganish uchun boshqa yo'ldan borishdi.
"Bu o'n yildan ko'proq vaqt davomida tadqiqotchilar tomonidan taqdim etilgan ushbu uch olimning zukkolik va tinimsiz sa'y-harakatlari tufayli, ilm-fanni attosekundlar davriga olib keldi." - dedi Vey Chjii.
Bir qator sohalarda istiqbolli, "mahoratingizni ko'rsating"
Kichkina kolibri sekundiga 80 marta qanotlarini urishi mumkin, inson ko'zi ko'ra olmaydi, lekin yuqori tezlikda ishlaydigan kamera yordamida aniq harakat ramkasiga tushishi mumkin.
"Ikkinchi yorug'lik impulsi - bu "yuqori tezlikda ishlaydigan kamera" ning mikroskopik moddiy dunyosini o'rganish, kuzatish uchun ramkalangan elektronning "g'azabi" bo'lishi mumkin." Vey Chjii umid bilan shunday dedi: "Bunday qisqa vaqt oralig'ida (attosekundlar) elektronlarni o'rganish va tushunish ultratez elektronikaning jadal rivojlanishiga yordam berishi kutilmoqda, bu bir kun kelib yanada kuchli kompyuter chiplarini keltirib chiqarishi mumkin. Bu bizga molekulalarni farqlash imkonini beradi. ularning elektron xususiyatlariga asoslanib, kasalliklarni tez va aniq tashxislash uchun ulardan foydalanish.
Vey Chjiyning so'zlariga ko'ra, hozirgi vaqtda xalqaro miqyosda yuqoridagi tadqiqot guruhlari bilan bir qatorda, AQSh, Kanada, Italiya, Shveytsariya, Yaponiya, Janubiy Koreya va boshqa mamlakatlardagi bir qator tadqiqot guruhlari ham generatsiya qilish bo'yicha tadqiqotlar olib bormoqda. attosekund impulslari va ularning fizika, kimyo va biologiya kabi ko'plab sohalarda qo'llanilishi.
“Masalan, AQSHning Markaziy Florida universiteti professori Chang Zengxu jamoasi ikki marta attosekundlik pulsning eng qisqa boʻlishi boʻyicha jahon rekordini 2012 va 2017-yillarda va Shveytsariya Federal instituti tomonidan yaratilgan 43-attosekundlik zarba boʻyicha jahon rekordini oʻrnatdi. 2017-yilda texnologiya boʻyicha hozirgi kunga qadar eng qisqa boʻlgan jahon rekordini oʻrnatdi.Xususan, Yevropa Ittifoqi Vengriyada turli sohalardagi olimlarni taʼminlash uchun asosiy komponent sifatida attosekundli lazerlardan iborat Ekstremal yorugʻlik zavodini (ELI-ALPS) qurdi. soniyada ilmiy tadqiqotlar olib boring." Wei Zhiyi attosekund sohasidagi natijalarni hisoblaydi.
Attosekundli yorug'lik impulslari bo'yicha tadqiqotlar Xitoy olimlari tomonidan ham keng ta'kidlangan. Xitoy Fanlar akademiyasining Fizika instituti, Shanxay optik mexanika instituti, Sian optik mexanika instituti, Pekin universiteti, Sharqiy Xitoy pedagogika universiteti, Milliy mudofaa texnologiyasi universiteti, Xuajun fan va texnologiya universiteti va boshqa birliklar tashilmoqda. attosekundlik fan sohasida tadqiqotlar olib bordi. 2013 yil, Vey Zhiyi guruhi Xitoyda birinchi marta 160 attosekundlik izolyatsiyalangan attosekund pulsini ishlab chiqarish va o'lchash uchun va endi qisqaroq impuls kengliklari, yuqori energiyalar va yuqori takrorlash chastotalari tomon rivojlanmoqda, bu xitoylik olimlar uchun imkoniyat yaratadi. o'zlarining attosekundli lazerlarini ishlab chiqish. Terminal uskunalari bilan birgalikda u kondensatsiyalangan moddalar fizikasi, atom va molekulyar fizika, kimyo, biomeditsina, axborot va energetika sohalarida attosekundli lazerni tadqiq qilish uchun xalqaro yetakchi platforma va jihozlarni taqdim etadi.