İkinci Lazer: Çılgın Elektronik Fotoğrafçılık İçin

Işığı etrafımızdaki makroskobik dünyayı gözlemlemek için kullandığımız gibi, atom altı dünyayı araştırmak için de ışığı kullanabiliriz. Ancak bir ilkeye dikkat edilmelidir: Herhangi bir ölçüm, incelenen sistemin önemli ölçüde değişmesi için gereken süreden daha hızlı olmalıdır, aksi takdirde yalnızca belirsiz sonuçlar elde edilebilir.
Bir molekülde atomlar femtosaniye (saniyenin trilyonda biri, 10^-15 saniye) zaman ölçeğinde hareket eder, konumları ve enerjileri bir ila birkaç yüz attosaniye arasında değişir ve bunların hareketini ölçmek için femtosaniye teknolojisi " yardımcı olmuyor.
Attosaniye ne kadar kısa? 1 attosaniye 10^-18 saniyedir, yani saniyenin milyarda birinin milyarda biri demektir. 1 attosaniye, evrenin yaşının (13,8 milyar yıl) 1 saniyesine eşdeğerdir. Odanın bir tarafından karşı duvara giden bir ışık huzmesi 10 milyar yaysaniye sürer.
Attosaniye darbesinin "gerçek hayatı"
Attosaniye ölçeğine ışık darbesini nasıl alırsınız? Teorik olarak, birden fazla dalga boyundaki kısa dalga boylu lazer darbelerinin birleştirilmesiyle daha kısa ışık darbeleri üretilebilir.
Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü'nden araştırmacı Wei Zhiyi, Science and Technology Daily muhabirine şöyle açıkladı: "Yeni dalga boyları üretmek için sadece femtosaniye lazer sürücüsüne ihtiyaç duyulmuyor, aynı zamanda gaza da odaklanılması gerekiyor. Işık ve gaz atomlarının sözde yüksek harmonikler, yüksek harmonikler üretmek için etkileşimi, lazer tahrikindeki bir döngüdür, dalganın iki döngüsünün üretilmesidir."
1987'de Lhuillier ve meslektaşları kızılötesi lazer ışınını inert bir gazın üzerine odakladılar ve üretilen harmoniklerin daha önce kısa dalga boylu lazer sürücülerle üretilenlerden daha çok sayıda ve daha güçlü olduğunu ve gözlemlenen harmoniklerin çoğunun benzer ışık yoğunluklarına sahip olduğunu buldular.
Daha ileri çalışmalar, doğru koşullar altında, harmoniklerin morötesi bantta her biri yalnızca birkaç yüz attosaniye uzunluğunda bir dizi lazer darbesi üretecek şekilde üst üste geldiğini buldu.
2001 yılında, Fransa'daki Agostini ve meslektaşları yalnızca 250 arsek süren bir dizi darbe katarı üretmeyi başardılar. Ferenc Krauss ve Avusturya'daki ortakları ise diğer tarafa giderek 650 yay saniyesi süren tek izole ışık darbelerini izole ettiler ve bunları atomlardan elektronları "çekme" sürecini izlemek ve incelemek için kullandılar.
"Bu, on yıldan fazla bir süredir araştırmacılar tarafından temsil edilen bu üç bilim insanının yaratıcılığı ve aralıksız çabaları sayesinde ultra hızlı bilimin attosaniyeler çağına geçmesinin eseridir." Wei Zhiyi dedi.
Pek çok alanda ümit vaat eden "becerilerinizi gösterin"
Küçük bir sinek kuşu kanatlarını saniyede 80 kez çırpabilir, insan gözü göremez ancak yüksek hızlı bir kamerayla net bir aksiyon çerçevesine oturtulabilir.
"İkinci bir ışık atımı, tam olarak 'yüksek hızlı kamera'nın mikroskobik maddi dünyasının incelenmesidir ve gözlem için çerçevelenen elektronun 'hiddetlenmesi' olabilir." Wei Zhiyi umutla şunları söyledi: "Elektronları bu kadar kısa bir zaman ölçeğinde (attosaniye cinsinden) incelemek ve anlamak, bir gün daha güçlü bilgisayar çiplerinin ortaya çıkmasına neden olabilecek ultra hızlı elektroniklerin hızlı gelişimini kolaylaştırması bekleniyor. Ayrıca molekülleri ayırt etmemize de olanak tanıyor. elektronik özelliklerine dayanarak bunları hızlı ve doğru hastalık teşhisi için kullanmaktır."
Wei Zhiyi'ye göre, şu anda, yukarıda belirtilen uluslararası araştırma ekiplerine ek olarak, Amerika Birleşik Devletleri, Kanada, İtalya, İsviçre, Japonya, Güney Kore ve diğer ülkelerdeki bir dizi araştırma ekibi de nesiller üzerinde araştırmalar yürütmektedir. attosaniye darbeleri ve bunların fizik, kimya ve biyoloji gibi birçok alandaki uygulamaları.
"Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Central Florida Üniversitesi'nden Prof. Chang Zenghu'nun ekibi, 2012 ve 2017'de iki kez en kısa attosaniye darbesi için dünya rekorunu kırdı ve İsviçre Federal Enstitüsü tarafından oluşturulan 43-attosaniye darbesi için dünya rekorunu kırdı. 2017 yılında Teknoloji alanında şu ana kadar en kısa süre için mevcut dünya rekoru kırıldı. Özellikle AB, farklı alanlardaki bilim adamlarının çalışmalarını sağlamak amacıyla Macaristan'da ana bileşen olarak attosaniye lazerlerin kullanıldığı Ekstrem Işık Tesisi'ni (ELI-ALPS) inşa etti. saniyelik bilimsel araştırmalar yürütün." Wei Zhiyi sonuçları attosaniye alanında sayıyor.
Attosaniye ışık darbeleri üzerine yapılan araştırmalar da Çinli bilim adamları tarafından geniş çapta vurgulanıyor. Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü, Şangay Optik Mekanik Enstitüsü, Xi'an Optik Mekanik Enstitüsü, Pekin Üniversitesi, Doğu Çin Normal Üniversitesi, Ulusal Savunma Teknolojisi Üniversitesi, Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi ve diğer birimler, Attosecond bilimi alanında araştırma yapmak. 2013, Wei Zhiyi'nin grubu Çin'de ilk kez 160 attosaniyelik izole attosaniye darbesini üretip ölçtü ve şimdi Çinli bilim adamlarına fırsat sağlayacak daha kısa darbe genişlikleri, daha yüksek enerjiler ve daha yüksek tekrarlama frekanslarına doğru gelişiyor. kendi attosaniye lazerlerini geliştirmek. Terminal ekipmanıyla birlikte, yoğun madde fiziği, atom ve moleküler fizik, kimya, biyotıp, bilgi ve enerji alanlarında attosaniye lazer araştırmaları için uluslararası lider bir platform ve olanaklar sağlar.