Jak rychlá je attosekunda?

Nobelova cena za fyziku za rok 2023 byla udělena třem vědcům za jejich výzkum attosekundy, která by mohla vést k průlomům v elektronice a chemii.

Tři vědci Pierre Agostini, Ferenc Krausz a Anne L'Huillier získali Nobelovu cenu za fyziku za rok 2023. Foto: CNN

Královská švédská akademie věd oznámila, že vědci Pierre Agostini (55 let), Ferenc Krausz (61 let) a Anne L'Huillier (65 let) se stali držiteli Nobelovy ceny za fyziku za rok 2023 za jejich experimentální metody, které pomáhají vytvářet attosekundové světelné pulzy pro studium dynamiky elektronů v hmotě, 3. října v 16:45 ( hanojského času).

Jejich práce s lasery poskytuje vědcům nástroje k pozorování a možná i k řízení elektronů. To by mohlo vést k průlomům v mnoha oblastech, jako je elektronika a chemie.

Attosekunda je jedna miliardtina miliardtiny sekundy. Jednoduše řečeno, počet attosekund v sekundě je ekvivalentní počtu sekund v celé 13,8 miliardy leté historii vesmíru. Podle Hanse Jakoba Woernera, výzkumníka ze Švýcarského federálního technologického institutu (ETH Zurich), je attosekunda nejkratší časový úsek, který mohou lidé přímo měřit.

Schopnost fungovat v tomto časovém rámci je klíčová, protože se jedná o rychlost, s jakou pracují elektrony – životně důležité součásti atomu. Například elektronu trvá 150 attosekund, než oběhne jádro atomu vodíku.

To znamená, že studium attosekund umožňuje vědcům přístup k základnímu procesu, který byl dříve mimo jejich dosah. Všechna elektronická zařízení jsou ovlivněna pohybem elektronů a současný rychlostní limit je podle Woernera nanosekundy. Pokud by se mikroprocesory převedly na attosekundy, mohlo by se zpracovávat informace miliardkrát rychleji.

Atom se skládá z jádra složeného z protonů a neutronů, obklopeného elektrony. (Obrázek: Rost-9D/Getty)

Švédská fyzička francouzského původu Anne L'Huillierová jako první objevila nástroj, který by odemkl svět attosekundy. Tento nástroj využívá vysoce výkonné lasery ke generování světelných pulzů v extrémně krátkých intervalech.

Franck Lepine, výzkumník z Francouzského institutu pro světlo a hmotu, který dříve spolupracoval s L'Huillierem, popisuje tento nástroj jako film vytvořený pro elektrony. Přirovnává ho k práci dvou průkopnických francouzských filmařů – bratrů Augusta a Louise Lumièrových – kteří konstruovali scény pořizováním série fotografií. Podle Johna Tische, profesora laserové fyziky na Imperial College London, je to jako zařízení s extrémně rychlými pulzy světla, které lze svítit na materiály a shromažďovat informace o jejich reakcích v průběhu této doby.

Všichni tři vítězové včera dříve držely světový rekord v nejkratším světelném pulzu. V roce 2001 vytvořil výzkumný tým vedený francouzským vědcem Pierrem Agostinim světelný pulz trvající pouhých 250 attosekund. L'Huillierův tým tento rekord překonal v roce 2003 se 170 attosekundami. V roce 2008 rakousko-maďarský fyzik Ferenc Krausz snížil tento rekord o více než polovinu s pulzem o délce 80 attosekund.

Woernerův výzkumný tým v současné době drží Guinnessův světový rekord za nejkratší světelný puls s dobou trvání 43 attosekund. Woerner odhaduje, že s využitím současné technologie by se tato doba dala dále zkrátit na pouhých několik attosekund.

Odborníci tvrdí, že technologie attosekund zatím není rozšířená, ale budoucnost vypadá slibně. Vědci dosud attosekundy využívali především k pozorování elektronů. Řízení elektronů a manipulace s jejich pohybem je podle Woernera v podstatě stále nedosažitelné, nebo se teprve začíná stávat proveditelným. To by mohlo elektronická zařízení výrazně zrychlit a potenciálně vyvolat revoluci v chemii.

„Nebudeme omezeni na to, co molekuly dělají přirozeně, ale místo toho je můžeme přizpůsobit našim potřebám,“ řekl Woerner. Dodal, že „atto chemie“ by mohla vést k efektivnějším solárním článkům nebo dokonce využít světelnou energii k výrobě čistých paliv.

Thu Thao (podle AFP )

Zdrojový odkaz: https://vnexpress.net/atto-giay-nhanh-den-dau-4660582.html