Hur snabb är attosekunden?

Nobelpriset i fysik 2023 tilldelades tre forskare för deras forskning om attosekunden, vilket kan leda till genombrott inom elektronik och kemi.

De tre forskarna Pierre Agostini, Ferenc Krausz och Anne L'Huillier fick Nobelpriset i fysik 2023. Foto: CNN

Kungliga Vetenskapsakademien tillkännagav att forskarna Pierre Agostini (55 år), Ferenc Krausz (61 år) och Anne L'Huillier (65 år) är mottagare av Nobelpriset i fysik 2023, för deras experimentella metoder som hjälper till att skapa attosekundsljuspulser för att studera elektrondynamik i materia, klockan 16:45 den 3 oktober ( Hanoi- tid).

Deras arbete med lasrar ger forskare verktyg för att observera, och möjligen till och med kontrollera, elektroner. Detta skulle kunna driva fram genombrott inom många områden, såsom elektronik och kemi.

En attosekund är en miljarddels miljarddels sekund. Enklare uttryckt motsvarar antalet attosekunder på en sekund antalet sekunder i universums hela 13,8 miljarder år långa historia. Enligt Hans Jakob Woerner, forskare vid Schweiziska federala tekniska högskolan (ETH Zürich), är attosekunden den kortaste tidsperioden som människor direkt kan mäta.

Förmågan att verka inom denna tidsram är avgörande eftersom det är den hastighet med vilken elektroner – de vitala komponenterna i en atom – arbetar. Till exempel tar det 150 attosekunder för en elektron att färdas runt kärnan i en väteatom.

Det här innebär att studier av attosekunder ger forskare tillgång till en grundläggande process som tidigare var utom räckhåll för dem. Alla elektroniska apparater påverkas av elektronernas rörelse, och den nuvarande hastighetsgränsen är nanosekunder, enligt Woerner. Om mikroprocessorer omvandlades till attosekunder skulle det kunna bli möjligt att bearbeta information en miljard gånger snabbare.

En atom består av en kärna som består av protoner och neutroner, omgiven av elektroner. (Bild: Rost-9D/Getty)

Den svenska fysikern med franskt ursprung, Anne L'Huillier, var den första att upptäcka ett verktyg som skulle låsa upp attosekundens värld . Detta verktyg använder högpresterande lasrar för att generera ljuspulser med extremt korta intervall.

Franck Lepine, forskare vid det franska institutet för ljus och materia som tidigare arbetat med L'Huillier, beskriver verktyget som en film skapad för elektroner. Han jämför det med arbetet av två banbrytande franska filmskapare – bröderna Auguste och Louis Lumière – som konstruerade scener genom att ta en serie fotografier. Enligt John Tisch, professor i laserfysik vid Imperial College London, är det som en apparat med extremt snabba ljuspulser som kan lysa på material för att samla information om deras reaktioner under den tiden.

Alla tre vinnarna, som vann igår, hade tidigare världsrekordet för den kortaste ljuspulsen. År 2001 skapade ett forskarteam lett av den franske forskaren Pierre Agostini en ljuspuls som bara varade i 250 attosekunder. L'Huilliers team överträffade det rekordet med 170 attosekunder år 2003. År 2008 minskade den österrikisk-ungerske fysikern Ferenc Krausz det med mer än hälften med en puls på 80 attosekunder.

Woerners forskargrupp innehar för närvarande Guinness världsrekord för den kortaste ljuspulsen, med en varaktighet på 43 attosekunder. Woerner uppskattar att denna tid skulle kunna minskas ytterligare till bara några få attosekunder med nuvarande teknik.

Experter säger att attosekundertekniken ännu inte är utbredd, men framtiden ser lovande ut. Hittills har forskare kunnat använda attosekunder främst för att observera elektroner. Att kontrollera elektroner och manipulera deras rörelse är i grunden fortfarande ouppnåeligt, eller har bara börjat bli genomförbart, enligt Woerner. Detta skulle kunna göra elektroniska apparater mycket snabbare och potentiellt utlösa en revolution inom kemin.

"Vi kommer inte att begränsas till vad molekyler gör naturligt, utan kan istället skräddarsy dem efter våra behov", sa Woerner. Han tillade att "attokemi" skulle kunna leda till effektivare solceller, eller till och med använda ljusenergi för att producera rena bränslen.

Thu Thao (enligt AFP )

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