Насколько быстро летит аттосекунда?

Нобелевская премия по физике 2023 года была присуждена трем ученым за их исследования в области аттосекунды, которые могут привести к прорывам в электронике и химии.

Трое ученых — Пьер Агостини, Ференц Краус и Анн Л'Юилье — 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 Анн Л'Юилье (65 лет) стали лауреатами Нобелевской премии по физике 2023 года за экспериментальные методы, позволяющие создавать аттосекундные световые импульсы для изучения динамики электронов в веществе. Объявление было сделано в 16:45 3 октября ( по ханойскому времени).

Их работа с лазерами предоставляет ученым инструменты для наблюдения за электронами и, возможно, даже для управления ими. Это может привести к прорывам во многих областях, таких как электроника и химия.

Аттосекунда — это одна миллиардная доля миллиардной секунды. Проще говоря, количество аттосекунд в секунде эквивалентно количеству секунд за всю 13,8-миллиардную историю Вселенной. По словам Ханса Якоба Вёрнера, исследователя из Швейцарского федерального института технологий (ETH Zurich), аттосекунда — это кратчайший период времени, который человек может измерить напрямую.

Способность работать в этом временном интервале имеет решающее значение, поскольку именно с такой скоростью движутся электроны — жизненно важные компоненты атома. Например, электрону требуется 150 аттосекунд, чтобы совершить оборот вокруг ядра атома водорода.

Это означает, что изучение аттосекунд позволяет ученым получить доступ к фундаментальному процессу, который ранее был им недоступен. Все электронные устройства подвержены влиянию движения электронов, и, по словам Вёрнера, текущий предел скорости составляет наносекунды. Если бы микропроцессоры были переведены в аттосекундный режим, стало бы возможным обрабатывать информацию в миллиард раз быстрее.

Атом состоит из ядра, образованного протонами и нейтронами, и окруженного электронами. (Изображение: Rost-9D/Getty)

Шведский физик французского происхождения Анн Л'Юилье первой открыла инструмент, который позволил ей открыть мир аттосекунд. Этот инструмент использует мощные лазеры для генерации световых импульсов с чрезвычайно короткими интервалами.

Франк Лепин, исследователь из Французского института света и материи, ранее работавший с Л'Юилье, описывает этот инструмент как пленку, созданную для электронов. Он сравнивает его с работами двух новаторских французских кинематографистов — братьев Огюста и Луи Люмьеров, которые создавали сцены, делая серию фотографий. По словам Джона Тиша, профессора лазерной физики Имперского колледжа Лондона, это устройство с чрезвычайно быстрыми импульсами света, которые можно направлять на материалы, чтобы получить информацию об их реакциях в течение этого времени.

Все три победителя вчерашнего дня ранее удерживали мировой рекорд по самой короткой световой импульсе. В 2001 году исследовательская группа под руководством французского учёного Пьера Агостини создала световой импульс длительностью всего 250 аттосекунд. Команда Л'Юилье превзошла этот рекорд, достигнув 170 аттосекунд в 2003 году. В 2008 году австро-венгерский физик Ференц Краус сократил этот показатель более чем вдвое, создав импульс длительностью 80 аттосекунд.

В настоящее время исследовательская группа Вёрнера является обладателем мирового рекорда Гиннесса по кратчайшему световому импульсу длительностью 43 аттосекунды. Вёрнер предполагает, что с помощью современных технологий это время можно сократить до нескольких аттосекунд.

Эксперты говорят, что аттосекундная технология пока не получила широкого распространения, но будущее выглядит многообещающим. До настоящего времени ученые могли использовать аттосекунды в основном для наблюдения за электронами. По словам Вёрнера, управление электронами и манипулирование их движением принципиально недостижимо или только начинает становиться осуществимым. Это может значительно ускорить работу электронных устройств и потенциально вызвать революцию в химии.

«Мы не будем ограничены тем, что молекулы делают естественным образом, а сможем адаптировать их к нашим потребностям», — сказал Вёрнер. Он добавил, что «аттохимия» может привести к созданию более эффективных солнечных батарей или даже к использованию световой энергии для производства экологически чистого топлива.

Тху Тао (по данным AFP )

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