Jak szybka jest attosekunda?

[reklama_1]

Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za rok 2023 przyznano trzem naukowcom za badania nad attosekundą, które mogą doprowadzić do przełomu w elektronice i chemii.

Trzej naukowcy: Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L’Huillier otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za rok 2023. Zdjęcie: CNN — Trzej naukowcy: Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L'Huillier otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za rok 2023. Zdjęcie: *CNN*

Królewska Szwedzka Akademia Nauk ogłosiła, że naukowcy Pierre Agostini (55 lat), Ferenc Krausz (61 lat) i Anne L'Huillier (65 lat) zostali laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za rok 2023. Nagroda została przyznana za metody eksperymentalne pozwalające na tworzenie attosekundowych impulsów światła w celu badania dynamiki elektronów w materii. Stało się to 3 października o godzinie 16:45 czasu w Hanoi .

Ich praca z laserami dostarcza naukowcom narzędzi do obserwacji, a być może nawet kontrolowania elektronów. Może to doprowadzić do przełomu w wielu dziedzinach, takich jak elektronika i chemia.

Attosekunda to jedna miliardowa miliardowej sekundy. Mówiąc prościej, liczba attosekund w sekundzie odpowiada liczbie sekund w całej 13,8-miliardowej historii wszechświata. Według Hansa Jakoba Woernera, naukowca ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii (ETH Zurich), attosekunda to najkrótszy okres czasu, jaki człowiek może bezpośrednio zmierzyć.

Zdolność do działania w tym przedziale czasowym jest kluczowa, ponieważ z taką prędkością poruszają się elektrony – kluczowe elementy atomu. Na przykład elektron potrzebuje 150 attosekund, aby okrążyć jądro atomu wodoru.

Oznacza to, że badanie attosekund pozwala naukowcom uzyskać dostęp do fundamentalnego procesu, który wcześniej był poza ich zasięgiem. Wszystkie urządzenia elektroniczne są pod wpływem ruchu elektronów, a obecna prędkość graniczna wynosi nanosekundy, według Woernera. Gdyby mikroprocesory przekonwertować na attosekundy, przetwarzanie informacji stałoby się możliwe miliard razy szybciej.

Atom składa się z jądra zbudowanego z protonów i neutronów krążących wokół elektronów. Zdjęcie: Rost-9D/Getty — Atom składa się z jądra zbudowanego z protonów i neutronów, otoczonych elektronami. (Zdjęcie: *Rost-9D/Getty)*

Szwedzka fizyk francuskiego pochodzenia, Anne L'Huillier, jako pierwsza odkryła narzędzie, które pozwoliło odkryć świat attosekund. Narzędzie to wykorzystuje lasery dużej mocy do generowania impulsów światła w niezwykle krótkich odstępach czasu.

Franck Lepine, badacz z Francuskiego Instytutu Światła i Materii, który wcześniej współpracował z L'Huillierem, opisuje to narzędzie jako film stworzony dla elektronów. Porównuje je do pracy dwóch pionierskich francuskich filmowców – braci Auguste’a i Louisa Lumière – którzy konstruowali sceny, wykonując serię zdjęć. Według Johna Tischa, profesora fizyki laserowej w Imperial College London, przypomina ono urządzenie wykorzystujące niezwykle szybkie impulsy światła, które można skierować na materiały, aby zebrać informacje o ich reakcjach w tym czasie.

Wszyscy trzej zwycięzcy z wczoraj byli wcześniej posiadaczami rekordu świata w najkrótszym impulsie świetlnym. W 2001 roku zespół badawczy pod kierownictwem francuskiego naukowca Pierre'a Agostiniego stworzył impuls świetlny trwający zaledwie 250 attosekund. Zespół L'Huilliera pobił ten rekord w 2003 roku, osiągając czas 170 attosekund. W 2008 roku austro-węgierski fizyk Ferenc Krausz skrócił ten czas o ponad połowę, uzyskując impuls trwający 80 attosekund.

Zespół badawczy Woernera jest obecnie posiadaczem Rekordu Guinnessa w kategorii najkrótszego impulsu świetlnego, trwającego 43 attosekundy. Woerner szacuje, że dzięki obecnej technologii czas ten można by skrócić do zaledwie kilku attosekund.

Eksperci twierdzą, że technologia attosekundowa nie jest jeszcze powszechna, ale przyszłość wygląda obiecująco. Do tej pory naukowcy potrafili wykorzystać attosekundy głównie do obserwacji elektronów. Kontrolowanie elektronów i manipulowanie ich ruchem jest zasadniczo wciąż nieosiągalne lub dopiero zaczyna być możliwe, twierdzi Woerner. Mogłoby to znacznie przyspieszyć urządzenia elektroniczne i potencjalnie zapoczątkować rewolucję w chemii.

„Nie będziemy ograniczeni do tego, co cząsteczki robią naturalnie, ale będziemy mogli dostosować je do naszych potrzeb” – powiedział Woerner. Dodał, że „chemia atto” może prowadzić do bardziej wydajnych ogniw słonecznych, a nawet do wykorzystania energii świetlnej do produkcji czystych paliw.

Thu Thao (według AFP )

Link źródłowy