Три нобелевских лауреата разложили "кино об электронах" на кадры
Нобелевскую премию по физике 2023 года Шведская королевская академия наук присудила "за экспериментальные методы, генерирующие аттосекундные импульсы света для изучения динамики электронов в веществе". 11 миллионов шведских крон или 99,2 миллиона рублей будут разделены поровну между тремя лауреатами. Это 55-летний Пьер Агостини из Университета штата Огайо (США), 61-летний Ференц Крауш из Института квантовой оптики Макса Планка (ФРГ) и 65-летняя Энн Л'Улье из шведского Лундского университета.
Предложенные ими новые инструменты при проведении экспериментов со светом позволяют фиксировать результаты в предельно короткие периоды времени. Это подходит для измерения быстрых процессов для исследования электронов внутри атомов и молекул, замеряя процессы, когда электроны меняют орбиты и изменяют энергию.
"Теперь мы можем открыть дверь в мир электронов. Аттосекундная физика дает нам возможность понять механизмы, которыми управляют электроны. Следующим шагом будет их использование", – отметила председатель Нобелевского комитета по физике Ева Олссон.
Три физика продемонстрировали способ создания чрезвычайно коротких импульсов света, фактически разложили фильм о движении электронов на отдельные кадры. При этом каждый стоп-кадра друг от друга отделяет всего несколько десятых доли аттосекунды. Аттосекунда – это чрезвычайно короткий промежуток времени. В одной секунде их столько, сколько было секунд с момента рождения Вселенной. Лауреаты Нобелевской премии предложили устройство, которое как фотовспышка, выдает короткие аттосекундные импульсы света, позволяющие получить изображение внутриатомарных и внутримолекулярных процессов. Именно эта их работа получила столь высокую оценку научного сообщества, поскольку работа исследователей позволила исследовать процессы, которые протекают настолько быстро, что за ними ранее невозможно было уследить.
Все началось в 1987 году. Тогда родившаяся в Париже Энн Л'Улье обнаружила, что при пропускании инфракрасного лазерного излучения через инертный газ возникает множество различных оттенков света. Каждый оттенок представляет при этом световую волну с заданным количеством циклов для каждого цикла в лазерном излучении.
"Они вызваны лазерным излучением, взаимодействующим с атомами газа; это придает некоторым электронам дополнительную энергию, которая затем излучается в виде света", – пояснила пресс-служба Нобелевского комитета.
А в 2001 году Пьеру Агостини удалось создать и исследовать серию последовательных световых импульсов, каждый импульс в которых длился всего 250 аттосекунд. В то же время Ференц Крауш выделил одиночный световой импульс продолжительностью всего 650 аттосекунд.
Открытие трех новых нобелевских лауреатов найдет применение в различных областях. Например, в электронике даст возможности понимать и контролировать движение электронов в материалах. Аттосекундные импульсы в медицине при диагностике позволяют проводить идентификацию различных молекул.