Ученые получили самые короткие в истории науки импульсы лазерного света

В настоящее время различные экспериментальные системы и совершенные научные инструменты используют в различных целях сверхкороткие импульсы лазерного света. В некоторых случаях, чем короче эти импульсы света и чем стабильней их синхронизация с другими элементами установки, тем точнее и достоверней получаются собираемые научные данные. Теперь в руки ученых, благодаря стараниям исследователей из Имперского колледжа в Лондоне, попадет инструмент совершенно иного уровня - лазерная система, способная генерировать вспышки света длиной в диапазоне нескольких аттосекунд, самые короткие вспышки света, производимые искусственным способом в истории науки.

Одна аттосекунда равна 10^-18 секунды или одну миллиардную одной миллиардной доли секунда. Используя импульсы света такой длительности уже можно не то, что отслеживать движения атомов и молекул, а достаточно точно измерять динамику движения электронов вокруг ядра атома в масштабе реального времени. Применение аттосекундных научных инструментов позволят ученым подтвердить или опровергнуть теории, которые описывают поведение материи на фундаментальном уровне, как происходят определенные виды химических и электрохимических реакций, таких как, к примеру, реакция фотосинтеза. Дополнительные исследования, выполненные с использованием аттосекундных технологий, позволят ученым разработать методы управления ходом химических реакций, других химических и физических процессов.

"Понимание того, как "работает" материя на уровне электронов и глубже, вероятно приведет к разработке новых научных инструментов и новых технологий" - рассказывает Феликс Фрэнк (Felix Frank), ученый их Имперского колледжа в Лондоне. - "В будущем знания такого рода могут быть использованы для создания новых видов лекарственных препаратов, более эффективных солнечных батарей и многих других вещей, о которых сейчас мы не имеем даже представления".

Исследователям удалось получить сверхкороткие импульсы света, используя технологию, называемую генерацией высших гармоник (high harmonic generation) и мощную лазерную систему, способную вырабатывать импульсы света, длительностью в фемтосекунды, в 1000 раз длиннее, чем аттосекунда.

Импульсы инфракрасного света фемтосекунндного лазера "загоняются" внутрь сложной системы, состоящей из волноводов, ряда специализированных зеркал и других оптических устройств. В результате "путешествия" по лабиринтам оптической системы импульс лазерного света сокращаются по времени. В конце концов эти "сжатые" импульсы инфракрасного света фокусируются на газовой мишени, создавая "взрывы" сильного ультрафиолетового света, длительностью в несколько аттосекунд.

Экспериментальная система, разработанная исследователями из Имперского колледжа, в состоянии выработать аттсекундные импульсы света строго определенной длительности, выдать эти импульсы наружу для использования другими научными установками и работать с высоким уровнем синхронизации относительно других импульсов лазерного света, которые выступают в качестве опорного сигнала.

Источник: Источник