В 2023 г. нобелевскими лауреатами по физике стали французско-американский ученый Пьер Агостини (Университет штата Огайо), австрийский физик венгерского происхождения Ференц Краус (Мюнхенский центр перспективной фотоники) и франко-шведский физик Анн Л’Юилье (Лундский университет). Самая престижная научная премия присуждена исследователям за разработку экспериментальных методов, позволяющих генерировать сверхкороткие лазерные импульсы для исследования движения электронов в веществе
Аттосекунда – это очень короткий временной промежуток, равный миллиардной части миллиардной доли (10−18) секунды! Но именно такие времена определяют скорости процессов в микрочастицах, атомах и молекулах, и служат отправной точкой в современной химии. В 20213 г. Нобелевская премия присуждена физикам, которые научились генерировать, исследовать и задавать характеристики таким сверхкоротким лазерным импульсам и применять их для изучения свойств вещества.
С помощью аттосекундных лазерных импульсов можно увидеть, как движутся ядра молекул: для этого обычно посылаются два коротких импульса с небольшой задержкой между ними. Сверхкороткие импульсы важны также для исследований в физике конденсированного состояния (квантовой макрофизике), в том числе в физике поверхности.
Генерировать аттосекундные импульсы очень трудно – для этого не подходит обычный лазер, потому что колебания электромагнитного поля в лазерной волне видимого света происходят за более длинные временные промежутки. Исследователям пришлось работать с жестким ультрафиолетовым излучением и использовать методы нелинейной оптики – генерировать излучение в инертном газе. Ф. Краус разработал методы генерации, и измерения аттосекундных лазерных импульсов, П. Агостини стал автором изящного метода реконструкции их профиля, а А. Л'Юлье применила аттосекундные импульсы для изучения движения электронов в атомах и молекулах в режиме реального времени.
По словам председателя Нобелевского комитета по физике Е. Олссон, «теперь мы способны открыть дверь в мир электронов. Аттофизика дает возможность понять механизмы, которыми управляют электроны. Следующим шагом станет их использование». Понимание физики вещества – ключ к новым материалам и технологиям. Новый мощный диагностический инструмент уже находит себе применение в фотохимии и используется для решения биомедицинских задач, а также перспективен для микроэлектроники.
Канд. физ.-мат. наук И. И. Бетеров, лаборатория нелинейных лазерных процессов и лазерной диагностики Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (Новосибирск)
По материалам пресс-релиза ИФП СО РАН
Фото: https://www.flickr.com