Опубликовано в рубрике | | 5 июля 2012 | Новости науки и техники
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.