Egy második lézer: Az őrült elektronikus fényképezéshez

Ahogy a fényt használjuk a körülöttünk lévő makroszkopikus világ megfigyelésére, úgy a szubatomi világot is használhatjuk. Egy alapelvet azonban be kell tartani: minden mérésnek gyorsabbnak kell lennie, mint amennyi idő szükséges ahhoz, hogy a vizsgált rendszer jelentősen megváltozzon, különben csak homályos eredményeket kaphatunk.
Egy molekulában az atomok a femtoszekundumos (a másodperc trilliod része, 10^-15 másodperc) időskálán mozognak, helyzetük és energiájuk egy-pár száz attoszekundum alatt változik, mozgásuk mérésére pedig a femtoszekundumos technológia nem segít.
Milyen rövid egy attoszekundum? 1 attoszekundum 10^-18 másodperc, ami a másodperc egymilliárd része. 1 attoszekundum a világegyetem életkorának 1 másodpercének felel meg (13,8 milliárd év). A szoba egyik oldaláról a szemközti falra terjedő fénysugár 10 milliárd ívmásodpercig tart.
Az attoszekundumos pulzus "valódi élete".
Hogyan lehet fényimpulzust elérni az attoszekundumos skálán? Elméletileg rövidebb fényimpulzusok generálhatók több hullámhosszú, rövid hullámhosszú lézerimpulzusok kombinálásával.
Wei Zhiyi, a Kínai Tudományos Akadémia Fizikai Intézetének kutatója kifejtette a Science and Technology Daily riporterének: "Az új hullámhosszok generálásához nemcsak femtoszekundumos lézerhajtásra van szükség, hanem a gázra is összpontosítani kell. a fény- és gázatomok kölcsönhatása az úgynevezett magas harmonikusok létrehozásához, a magas harmonikusok egy ciklus a meghajtólézerben, két hullámciklus létrehozása."
1987-ben Lhuillier és munkatársai egy infravörös lézersugarat inert gázra fókuszáltak, és megállapították, hogy a keletkezett harmonikusok nagyobbak és erősebbek, mint a korábban rövidebb hullámhosszú lézeres meghajtókkal előállított harmonikusok, és hogy sok megfigyelt harmonikus hasonló fényintenzitású.
További tanulmányok azt találták, hogy megfelelő körülmények között a harmonikusok átfedve egy sor lézerimpulzust hoztak létre az ultraibolya sávban, amelyek mindegyike csak néhány száz attoszekundumos volt.
2001-ben Agostininek és franciaországi kollégáinak sikerült létrehozniuk egy mindössze 250 arsec-ig tartó impulzussorozatot. Krauss Ferenc és ausztriai partnerei a másik utat járták be, egyetlen, 650 ívmásodpercig tartó, izolált fényimpulzusokat izoláltak, és ezekkel követték és tanulmányozták az elektronok atomokból való "kihúzásának" folyamatát.
"Ez ennek a három tudósnak a munkája, akiket a kutatók több mint egy évtizede képviselnek, találékonyság és lankadatlan erőfeszítések révén, hogy az ultragyors tudomány az attoszekundumok korszakába lépjen." - mondta Wei Zhiyi.
Számos területen ígéretes, „mutassa meg képességeit”
Egy kis kolibri másodpercenként 80-szor tudja megverni a szárnyait, emberi szem nem lát, de egy nagy sebességű kamerával áttekinthető cselekvési keretbe állítható be.
"A második fényimpulzus pontosan a "nagy sebességű kamera" mikroszkopikus anyagi világának tanulmányozása, amely lehet a megfigyelésre keretezett elektron "dühöngése". Wei Zhiyi reményteljesen mondta: "Az elektronok ilyen rövid (attoszekundumokban) történő tanulmányozása és megértése várhatóan elősegíti az ultragyors elektronika gyors fejlődését, amely egy napon még erősebb számítógépes chipeket eredményezhet. Lehetővé teszi a molekulák megkülönböztetését is. elektronikus tulajdonságaik alapján, és felhasználni őket a betegségek gyors és pontos diagnosztizálására."
Wei Zhiyi szerint jelenleg a fenti nemzetközi kutatócsoportokon kívül számos kutatócsoport az Egyesült Államokban, Kanadában, Olaszországban, Svájcban, Japánban, Dél-Koreában és más országokban is kutat a nemzedékek generációival kapcsolatban. attoszekundumos impulzusok és alkalmazásaik számos területen, mint például a fizika, a kémia és a biológia.
"Például Prof. Chang Zenghu csapata a Közép-Floridai Egyetemen, az Egyesült Államokban kétszer, 2012-ben és 2017-ben felállította a legrövidebb attoszekundumos impulzus világrekordját, valamint a Svájci Szövetségi Intézet által létrehozott 43-attoszekundumos impulzust. A 2017-es technológia eddig a legrövidebb világrekordot tartotta. Az EU megépítette Magyarországon az Extreme Light Facility-t (ELI-ALPS), amelynek fő alkotóeleme az attoszekundumos lézerek, hogy a különböző területeken dolgozó tudósok számára attomásodperces tudományos kutatást végezni." Wei Zhiyi számolja az eredményeket az attoszekundum területén.
Az attoszekundumos fényimpulzusok kutatását a kínai tudósok is széles körben hangsúlyozták. A Kínai Tudományos Akadémia Fizikai Intézete, a Sanghaji Optikai Mechanikai Intézet, a Xi'an Optikai Mechanikai Intézet, a Pekingi Egyetem, a Kelet-Kínai Normál Egyetem, a Nemzeti Védelmi Technológiai Egyetem, a Huazhong Tudományos és Technológiai Egyetem és más egységek szállítanak kutatásokat végez az attoszekundum tudomány területén. 2013-ban Wei Zhiyi csoportja először Kínában generálja és méri a 160 attoszekundumos izolált attoszekundumos impulzust, és most tovább fejlődik rövidebb impulzusszélességek, nagyobb energiák és magasabb ismétlési frekvenciák felé, ami lehetőséget biztosít a kínai tudósok számára. hogy saját attoszekundumos lézereket fejlesszenek ki. A végberendezésekkel együtt nemzetközi vezető platformot és lehetőségeket biztosít az attoszekundumos lézer kutatásához a kondenzált anyag fizika, az atom- és molekuláris fizika, a kémia, a biomedicina, az információ és az energia területén.