Лазерный мир

Ученые из Университета Констанца совершили прорыв, который обещает перевернуть наше понимание сверхбыстрых физических явлений. С использованием фемтосекундных вспышек света они разработали метод генерации электронных импульсов длительностью около пяти аттосекунд.

Фото: создано при помощи нейросети Kandinsky
Этот метод обеспечивает более высокое временное разрешение, чем световые волны, что открывает новые перспективы для изучения процессов, происходящих на атомарном и молекулярном уровне, включая ядерные реакции.

Разрешение по времени
Световые волны, несмотря на свою высокую скорость, ограничены по временному разрешению из-за частоты колебаний. Одно колебание световой волны требует слишком много времени, чтобы исследовать сверхбыстрые процессы. Однако электроны, благодаря своей невероятной скорости, предоставляют возможность для более высокого временного разрешения.
Экспериментальная установка
Исследователи из Констанца используют новую экспериментальную установку, которая работает следующим образом: пары фемтосекундных вспышек света от лазера используются для генерации крайне коротких электронных импульсов в пучке свободного пространства. Этот метод позволяет получить электронные импульсы длительностью всего около пяти аттосекунд.
Процесс генерации
Процесс генерации электронных импульсов можно объяснить следующим образом: световые волны, подобно волнам на воде, могут накладываться друг на друга, создавая гребни и впадины. Физики установили углы падения и частоты таким образом, чтобы сверхбыстро двигающиеся электроны перекрывались с гребнями и впадинами оптических волн.
Затем действует пондеромоторная сила, которая толкает электроны в направлении следующего волнового провала. В результате короткого взаимодействия генерируется серия электронных импульсов, которые чрезвычайно коротки по времени. Особенно впечатляющая часть этой последовательности — сильные электрические поля, обусловленные этим процессом.
Значение для науки
Этот метод имеет фундаментальное значение для квантовомеханических экспериментов, так как создает временную суперпозицию (интерференцию) электронов, что может быть полезно для изучения их взаимодействия с светом.
Эффект Капицы-Дирака
Кроме того, это исследование демонстрирует эффект Капицы-Дирака, при котором плоские электромагнитные волны, подобные световому лучу, могут вызывать изменения скорости электронов в вакууме. Этот эффект позволяет наблюдать и записывать явления, которые ранее были недоступны.
Будущие исследования
Ученые подчеркивают, что это только начало. Эти результаты могут быть использованы для более глубоких исследований, которые могут изменить наше понимание мира. В будущем, с использованием более мощных лазеров и новых методов сжатия, мы можем исследовать еще более быстрые процессы, включая ядерные реакции. Это открывает двери для множества захватывающих открытий и приложений в физике и науке в целом.
Исследования, проводимые учеными из Университета Констанца, являются важным шагом в понимании сверхбыстрых явлений и могут привести к революционным открытиям в будущем.

Читайте больше на https://www.pravda.ru/news/science/1884469-fiziki_generirujut_odin_iz_samykh_korotkikh_signalov_kogdalibo/