Насколько быстр Attosecond?

Нобелевская премия по физике 2023 года присуждена трем ученым за их работу над аттосекундами, которая может привести к прорывам в электронике и химии.

Три ученых Пьер Агостини, Ференц Краус и Энн Люлье получили Нобелевскую премию по физике 2023 года. Фото: CNN

Королевская шведская академия наук объявила, что ученые Пьер Агостини (55 лет), Ференц Краус (61 год) и Энн Люлье (65 лет) стали лауреатами Нобелевской премии по физике 2023 года за экспериментальные методы создания аттосекундных световых импульсов для изучения динамики электронов в веществе. Об этом было объявлено 3 октября в 16:45 (по ханойскому времени).

Их работа с лазерами дала ученым инструменты для наблюдения и даже управления электронами. Это может подстегнуть прорывы в таких разных областях, как электроника и химия.

Аттосекунда составляет одну миллиардную миллиардной доли секунды. Для сравнения: количество аттосекунд в одной секунде эквивалентно количеству секунд во всей истории Вселенной, составляющей 13,8 миллиардов лет. По словам Ганса Якоба Вернера, исследователя из Швейцарского федерального технологического института (ETH Zurich), аттосекунда — это самый короткий период времени, который человек может измерить напрямую.

Способность работать в этих временных рамках важна, поскольку именно с такой скоростью функционируют электроны — основные компоненты атомов. Например, электрону требуется 150 аттосекунд, чтобы совершить оборот вокруг ядра атома водорода.

Это означает, что изучение аттосекунд дает ученым доступ к фундаментальному процессу, который ранее был вне досягаемости. По словам Вернера, каждое электронное устройство подвержено влиянию движения электронов, а текущий предел скорости составляет наносекунды. Если бы микропроцессоры были переведены в аттосекунды, обработка информации стала бы возможной в миллиард раз быстрее.

Атом состоит из ядра, состоящего из протонов и нейтронов, окруженного электронами. Фото: Rost-9D/Getty

Физик французского происхождения шведского происхождения Анн Люлье была первой, кто открыл инструмент, открывший мир аттосекунд. Этот инструмент использует мощный лазер для генерации импульсов света за чрезвычайно короткие интервалы времени.

Франк Лепин, научный сотрудник Французского института света и материи, работавший с Л'Юйе, описывает устройство как фильм, снятый для электронов. Он сравнил это с работой двух французских кинорежиссеров-пионеров — братьев Огюста и Луи Люмьер, — которые выстраивали сцены, делая последовательные фотографии. «Это похоже на устройство с чрезвычайно быстрыми импульсами света, которые можно направлять на материалы, чтобы получить информацию об их реакции за это время», — говорит Джон Тиш, профессор лазерной физики в Имперском колледже Лондона.

Все трое вчерашних победителей ранее устанавливали мировой рекорд по самому короткому световому импульсу. В 2001 году группа французского ученого Пьера Агостини создала световой импульс длительностью всего 250 аттосекунд. Группа Люлье превзошла этот рекорд, показав 170 аттосекунд в 2003 году. В 2008 году венгерско-австрийский физик Ференц Краус сократил это число более чем вдвое, создав импульс длительностью 80 аттосекунд.

Команда Вернера занесена в Книгу рекордов Гиннесса как автор самого короткого светового импульса, длительность которого составила 43 аттосекунды. По оценкам Вернера, при использовании современных технологий это время можно сократить до нескольких аттосекунд.

По словам экспертов, аттосекундная технология пока не стала общепринятой, но ее будущее выглядит многообещающим. До сих пор ученым удавалось использовать аттосекунды почти исключительно для наблюдения за электронами. По словам Вернера, управление электронами и манипулирование их движениями пока еще в принципе невозможно или только начинает становиться возможным. Это может значительно ускорить электронику и вызвать революцию в химии.

«Мы не будем ограничиваться тем, что молекулы делают естественным образом, а вместо этого сможем адаптировать их к нашим потребностям», — говорит Вернер. Он добавил, что аттохимия может привести к созданию более эффективных солнечных элементов или даже использованию световой энергии для производства чистого топлива.

Тху Тао (по данным AFP )

Ссылка на источник: https://vnexpress.net/atto-giay-nhanh-den-dau-4660582.html