Jak rychlá je Attosekunda?

Nobelova cena za fyziku za rok 2023 byla udělena třem vědcům za výzkum attosekund, které by mohly vést k průlomům v elektronice a chemii.

Nobelovu cenu za fyziku za rok 2023 získali tři vědci: Pierre Agostini, Ferenc Krausz a Anne L'Huillier. 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 nositeli Nobelovy ceny za fyziku za rok 2023 za jejich experimentální metody vytváření attosekundových světelných pulzů pro studium dynamiky elektronů v hmotě 3. října v 16:45 ( hanojského času).

Jejich práce s lasery dává vědcům nástroje k pozorování a dokonce i řízení elektronů, což by mohlo vést k průlomům v tak rozmanitých oblastech, jako je elektronika a chemie.

Attosekunda je jedna miliardtina miliardtiny sekundy. Pro srovnání, v jedné sekundě je tolik attosekund, kolik jich bylo v celé 13,8 miliardové 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 horizontu je důležitá, protože se jedná o rychlost, s jakou pracují elektrony – základní složky atomů. 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 dosah. Všechna elektronická zařízení jsou ovlivněna pohybem elektronů a současný rychlostní limit je podle Woernera nanosekundy. Pokud by se mikroprocesory převedly na attosekundy, bylo by možné zpracovávat informace miliardkrát rychleji.

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

Švédská fyzička francouzského původu Anne L'Huillierová jako první vyvinula nástroj k otevření attosekundového světa pomocí vysoce výkonného laseru k vytváření světelných pulzů v extrémně krátkých intervalech.

Franck Lepine, výzkumník z Francouzského institutu světla a hmoty, který spolupracoval s L'Huillierem, popisuje zařízení jako film vyrobený pro elektrony. Přirovnává ho k práci dvou průkopnických francouzských filmařů, bratrů Augusta a Louise Lumièrových, kteří konstruovali scény pořizováním postupných fotografií. John Tisch, profesor laserové fyziky na Imperial College London, říká, že je to jako zařízení, které využívá extrémně rychlé světelné pulzy k vyzařování materiálů a získávání informací o jejich chování v průběhu této doby.

Všichni tři vítězové včerejší ceny dříve držely světový rekord v nejkratším světelném pulzu. V roce 2001 vytvořil tým francouzského vědce Pierra Agostiniho 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 toto číslo více než snížil na polovinu pulzem o délce 80 attosekund.

Woernerův tým v současné době drží Guinnessův světový rekord za nejkratší světelný puls s délkou 43 attosekund. Woerner odhaduje, že s využitím současné technologie by se tato doba mohla zkrátit ještě na několik attosekund.

Technologie attosekund zatím není běžnou záležitostí, ale budoucnost vypadá slibně, říkají odborníci. Vědci dosud většinou využívali attosekundy k pozorování elektronů. Řízení elektronů a jejich pohybu zatím není možné, nebo se to teprve začíná dařit, tvrdí Woerner. To by mohlo elektroniku výrazně zrychlit a vyvolat revoluci v chemii.

„Nebyli bychom omezeni na to, co molekuly dělají přirozeně, ale místo toho bychom je mohli přizpůsobit našim potřebám,“ řekl Woerner. „Atto chemie,“ dodal, by mohla vést k efektivnějším solárním článkům nebo dokonce využívat světelnou energii k výrobě čistých paliv.

Thu Thao (podle AFP )

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