Други ласер: за луду електронску фотографију

Баш као што користимо светлост да посматрамо макроскопски свет око нас, такође можемо да користимо светлост за испитивање субатомског света. Али мора се поштовати један принцип: свако мерење мора бити брже од времена потребног да се систем који се проучава значајно промени, иначе се могу добити само нејасни резултати.
У молекулу, атоми се крећу на временској скали фемтосекунде (трилиони део секунде, 10^-15 секунди), њихова позиција и енергија се мењају за једну до неколико стотина аттосекунди, а за мерење њиховог кретања, фемтосекундна технологија „може не помаже.
Колико је кратка атосекунда? 1 атосекунда је 10^-18 секунди, што је милијарду милијардитог дела секунде. 1 атосекунда је еквивалентна 1 секунди старости универзума (13,8 милијарди година). Сноп светлости који путује од једне стране собе до супротног зида траје 10 милијарди лучних секунди.
"Прави живот" атосекундног пулса
Како да добијете светлосни пулс до атосекундне скале? Теоретски, краћи светлосни импулси се могу генерисати комбиновањем краткоталасних ласерских импулса више таласних дужина.
Веи Зхиии, истраживач са Института за физику Кинеске академије наука, објаснио је репортеру часописа Сциенце анд Тецхнологи Даили: „Да би се генерисале нове таласне дужине, не само да је потребан фемтосекундни ласерски погон, већ такође треба да буде фокусиран на гас, кроз интеракција атома светлости и гаса за производњу такозваних високих хармоника, високи хармоници су циклус у погонском ласеру, генерисање два циклуса таласа."
Године 1987, Лхуиллиер и његове колеге фокусирали су инфрацрвени ласерски сноп на инертни гас и открили да су произведени хармоници бројнији и јачи од оних који су претходно произведени са ласерским погонима краће таласне дужине, и да су многи од посматраних хармоника имали сличне интензитете светлости.
Даља истраживања су открила да су се, под правим околностима, хармоници преклапали да би произвели серију ласерских импулса у ултраљубичастом опсегу, од којих је сваки био дугачак само неколико стотина атоса.
Године 2001, Агостини и његове колеге у Француској успели су да генеришу серију низова импулса у трајању од само 250 арсец. Ференц Краус и његови партнери у Аустрији отишли ​​су другим путем, изолујући појединачне изоловане светлосне импулсе у трајању од 650 лучних секунди и користећи их за праћење и проучавање процеса "извлачења" електрона из атома.
„Дело је ово троје научника, које истраживачи представљају више од једне деценије, кроз домишљатост и непрекидне напоре, тако да ултрабрза наука у еру атосекунди. рекао је Веи Зхиии.
Обећавајући у бројним областима, "покажите своје вештине"
Мали колибри може да удари крилима 80 пута у секунди, а људско око не може да види, али камером велике брзине може да се уоквири у јасан кадар акције.
"Други светлосни импулс је управо проучавање микроскопског материјалног света 'брзе камере', може бити 'беснење' електрона уоквиреног за посматрање." Веи Зхиии је с надом рекао: „Очекује се да ће проучавање и разумевање електрона на тако краткој временској скали (од атосекунди) олакшати брз развој ултрабрзе електронике, која би једног дана могла довести до снажнијих компјутерских чипова. Такође нам омогућава да разликујемо молекуле на основу њихових електронских својстава и да их користе за брзу и тачну дијагнозу болести."
Према Веи Зхииију, тренутно, поред горе наведених истраживачких тимова на међународном нивоу, бројни истраживачки тимови у Сједињеним Државама, Канади, Италији, Швајцарској, Јапану, Јужној Кореји и другим земљама такође спроводе истраживања о генерацији аттосекундни импулси и њихова примена у многим областима као што су физика, хемија и биологија.
„На пример, тим проф. Чанг Зенгхуа на Универзитету Централне Флориде у Сједињеним Државама поставио је светски рекорд за најкраћи атосекундни пулс два пута, 2012. и 2017. године, и 43-аттосекундни пулс који је креирао Швајцарски федерални институт технологије у 2017. до сада је држао тренутни светски рекорд за најкраће. Конкретно, ЕУ је изградила Ектреме Лигхт Фацилити (ЕЛИ-АЛПС) у Мађарској, са атосекундним ласерима као главном компонентом, како би омогућила научницима у различитим областима да спроведу атосекундна научна истраживања“. Веи Зхиии броји резултате у пољу атосекунде.
Кинески научници су такође навелико наглашавали истраживање атосекундних светлосних импулса. Институт за физику Кинеске академије наука, Шангајски институт за оптичку механику, Институт за оптичку механику Сиан, Универзитет у Пекингу, Источнокинески нормални универзитет, Национални универзитет одбрамбене технологије, Универзитет науке и технологије Хуазхонг и друге јединице носе ван истраживања у области атосекундне науке. 2013, група Веи Зхииија по први пут у Кини да генерише и мери изоловани аттосекундни пулс од 160 атосекунди, а сада се даље развија ка краћим ширинама импулса, вишим енергијама и вишим фреквенцијама понављања, што ће пружити прилику кинеским научницима да развију сопствене аттосекундне ласере. У комбинацији са терминалном опремом, пружа међународну водећу платформу и објекте за истраживање атосекундног ласера ​​у областима физике кондензоване материје, атомске и молекуларне физике, хемије, биомедицине, информација и енергије.