I bhfógra tábhachtach tráthnóna an 3 Deireadh Fómhair, 2023, nochtadh Duais Nobel na Fisice don bhliain 2023, ag aithint na ranníocaíochtaí sármhaithe ó thriúr eolaithe a raibh róil lárnacha acu mar cheannródaithe i réimse na teicneolaíochta léasair attosecond.

Eascraíonn an téarma "léasar attosecond" a ainm ón amscála thar a bheith gairid a n-oibríonn sé air, go sonrach in ord attoseconds, a fhreagraíonn do 10^-18 soicind. Chun tábhacht dhomhain na teicneolaíochta seo a thuiscint, tá tuiscint bhunúsach ar cad is brí le hAttosecond ríthábhachtach. Seasann an t-atosecond mar aonad ama thar a bheith nóiméad, arb ionann é agus an billiúnú cuid den bhilliúnú soicind laistigh de chomhthéacs níos leithne soicind amháin. Chun é sin a chur i bpeirspictíocht, dá mbeimis in ann soicind a chur i gcomparáid le sliabh ard, bheadh ​​attosecond cosúil le grán amháin gainimh atá suite ag bun an tsléibhe. San eatramh ama loingeach seo, is ar éigean gur féidir le solas fiú fad a thrasnú atá comhionann le méid adaimh aonair. Trí úsáid a bhaint as léasair attosecond, faigheann eolaithe an cumas gan fasach chun dinimic chasta na n-leictreon laistigh de struchtúir adamhach a scrúdú agus a ionramháil, cosúil le hathimirt mallghluaiseachta fráma-ar-fhráma i seicheamh cineamatach, agus ar an gcaoi sin ag dul i ngleic lena n-idirghníomhú.

Léasair Attosecondis ionann iad agus buaic thaighde fairsing agus iarrachtaí comhaontaithe ó eolaithe, a bhain leas as prionsabail na optaic neamhlíneach chun léasair ultrafast a dhéanamh. Thug a theacht pointe amhairc nuálach dúinn chun breathnú agus iniúchadh a dhéanamh ar na próisis dhinimiciúla a tharlaíonn laistigh de adaimh, móilíní, agus fiú leictreoin in ábhair soladacha.

Chun nádúr na léasair attosecond a shoiléiriú agus a dtréithe neamhchoitianta a thuiscint i gcomparáid le gnáth-léasair, tá sé riachtanach a n-aicmiú laistigh den "teaghlach léasair" níos leithne a fhiosrú. Áitíonn aicmiú de réir tonnfhaid léasair attosecond den chuid is mó laistigh de raon na minicíochtaí ultraivialait go bog X-gha, rud a léiríonn a dtonnfhad níos giorra i gcodarsnacht le gnáth-léasair. I dtéarmaí modhanna aschuir, tagann léasair attosecond faoi chatagóir na léasair bíogacha, arb iad is sainairíonna iad a dtréimhsí bíge thar a bheith gairid. Chun analaí soiléireachta a tharraingt, is féidir léasair tonnta leanúnaí a shamhlú cosúil le splancsholas a astaíonn léas leanúnach solais, agus tá léasair bhíogacha cosúil le solas stróige, ag malartú go tapa idir tréimhsí soilsithe agus dorchadais. Go bunúsach, taispeánann léasair attosecond iompar bíogach laistigh den soilsiú agus den dorchadas, ach tarlaíonn a n-aistriú idir an dá stát ar mhinicíocht iontach, ag baint amach réimse na n-atoseconds.

Cuireann catagóiriú breise de réir cumhachta léasair isteach i lúibíní ísealchumhachta, meánchumhachta agus ardchumhachta. Baineann léasair Attosecond buaicchumhacht ard amach mar gheall ar a dtréimhsí bíge an-ghearr, agus mar thoradh air sin bíonn buaicchumhacht fhuaimnithe (P) – sainithe mar dhéine an fhuinnimh in aghaidh an aonaid ama (P=W/t). Cé go bhféadfadh sé nach bhfuil fuinneamh thar a bheith mór (W) ag bíoga léasair attosecond aonair, cuireann a méid ama giorraithe (t) buaicchumhacht ardaithe ar fáil dóibh.

I dtéarmaí na bhfearann ​​​​feidhmiúcháin, réiseaíonn léasair speictream a chuimsíonn feidhmeanna tionsclaíochta, leighis agus eolaíocha. Aimsíonn léasair Attosecond a nideoige laistigh den réimse taighde eolaíoch go príomha, go háirithe in iniúchadh ar fheiniméin atá ag forbairt go tapa laistigh de réimsí na fisice agus na ceimice, ag tairiscint fuinneog isteach i bpróisis dhinimiciúla sciobtha an domhain mhicreacosmacha.

Sainmhíníonn catagóiriú de réir meán léasair léasair mar léasair gáis, léasair soladstaide, léasair leachta, agus léasair leathsheoltóra. Go hiondúil bíonn giniúint léasair attosecond ag brath ar mheáin léasair gháis, ag baint leasa as éifeachtaí optúla neamhlíneacha chun armóin ard-ord a ghiniúint.

Go hachomair, is éard atá i léasair attosecond aicme uathúil de léasair ghearr-bhíogacha, idirdhealú ag a gcuid tréimhsí bíge thar a bheith gairid, arna dtomhas go hiondúil i soicindí. Mar thoradh air sin, tá siad tar éis éirí ina n-uirlisí fíor-riachtanach chun próisis ultrafast dinimiciúla leictreon laistigh de adaimh, móilíní agus ábhair soladacha a bhreathnú agus a rialú.

An Próiseas Ilchasta de Ghiniúint Léasair Attosecond

Tá teicneolaíocht léasair Attosecond ar thús cadhnaíochta na nuálaíochta eolaíochta, agus í ag cur in iúl do shraith coinníollacha atá fíor-dhian dá giniúint. Chun an chasta a bhaineann le giniúint léasair attosecond a shoiléiriú, cuirimid tús le léiriú gonta ar a bhunphrionsabail, agus meafair bheoga a thagann ó thaithí laethúil ina dhiaidh sin. Ní gá go mbeadh éadóchas ag léitheoirí nach bhfuil aithne acu ar dhúshláin na fisice ábhartha, toisc go bhfuil sé mar aidhm ag na meafair ina dhiaidh sin fisic bhunúsach na léasair attosecond a rochtain.

Braitheann próiseas giniúna léasair attosecond go príomha ar an teicníc ar a dtugtar Ard-Ghiniúint Armónach (HHG). Ar an gcéad dul síos, tá léas de bíoga léasair femtosecond (10^-15 soicind) ard-déine dírithe go docht ar sprioc-ábhar gásach. Is fiú a thabhairt faoi deara go bhfuil na tréithe a bhaineann le tréimhsí gearra bíge agus buaic-chumhacht ard ag léasair femtosecond, cosúil le léasair attosecond. Faoi thionchar an réimse léasair dhian, déantar leictreoin laistigh de na hadaimh gháis a shaoradh go huaire óna núicléis adamhacha, ag dul isteach go sealadach i stát saorleictreon. De réir mar a ascalaíonn na leictreoin seo mar fhreagra ar an réimse léasair, filleann siad ar deireadh agus athcheanglaíonn siad lena máthair-núicléis adamhach, rud a chruthaíonn stáit ardfhuinnimh nua.

Le linn an phróisis seo, bogann leictreoin ag treoluasanna an-ard, agus tar éis iad a athcheangal leis na núicléis adamhach, scaoileann siad fuinneamh breise i bhfoirm ard-astuithe armónacha, rud a léirítear mar fhótóin ardfhuinnimh.

Is iolraí slánuimhreacha den mhinicíocht léasair bhunaidh iad minicíochtaí na bhfótón ardfhuinnimh seo a ghintear le déanaí, rud ar a dtugtar armónaic ard-ord, áit a seasann "armóinic" minicíochtaí atá ina iolraí lárnacha den mhinicíocht bhunaidh. Chun an dara léasair a bhaint amach, beidh sé riachtanach na armónacha ard-ord seo a scagadh agus a dhíriú, ag roghnú armónach ar leith agus ag díriú isteach i bpointe fócasach iad. Más inmhianaithe, is féidir le teicnící comhbhrú bíge an fad bíge a ghiorrú tuilleadh, rud a fhágann go mbeidh bíoga ultraghearr sa raon attosecond. Is léir gur próiseas sofaisticiúil ilghnéitheach é léasair attosecond a ghiniúint, rud a éilíonn ardchumas teicniúil agus trealamh speisialaithe.

Chun an próiseas casta seo a shoiléiriú, cuirimid comhthreomhar meafarach bunaithe ar chásanna laethúla:

Pulsanna Léasair Femtosecond Ard-Déine:

Envision a bhfuil catapult thar a bheith láidir in ann clocha a iomáint ar an toirt ar luasanna ollmhóra, cosúil leis an ról a imríonn bíoga léasair femtosecond ard-déine.

Ábhar Gásach Sprioc:

Pictiúr uisce suaimhneach a shamhlaíonn an sprioc-ábhar gásach, áit a seasann gach braoinín uisce don iliomad adamh gáis. Is léiriú é an gníomh a bhaineann le clocha a thiomáint isteach sa chorp uisce seo ar aon dul leis an tionchar a bhíonn ag bíoga léasair femtosecond ard-déine ar an sprioc-ábhar gásach.

Gluaisne Leictreon agus Athchumadh (Trasdul ar Théarma go Fisiciúil):

Nuair a bhíonn tionchar ag bíoga léasair femtosecond ar na hadaimh gháis laistigh den spriocábhar gásach, sceitear líon suntasach leictreoin sheachtracha go dtí staid ina scarann ​​siad óna núicléis adamhacha faoi seach, rud a chruthaíonn staid plasma-chosúil. De réir mar a thagann laghdú ar fhuinneamh an chórais ina dhiaidh sin (ós rud é go bhfuil na bíoga léasair ag baint go bunúsach, le tréimhsí scoir), filleann na leictreoin sheachtracha seo ar a gcóngaracht do na núicléis adamhach, ag scaoileadh fótóin ardfhuinnimh.

Giniúint Ardarmónach:

Samhlaigh gach uair a thiteann braoinín uisce ar ais go dtí dromchla an locha, cruthaíonn sé cromáin, cosúil le armónach ard i léasair attosecond. Tá minicíochtaí agus aimplitiúid níos airde ag na cuilithíní seo ná na cuilithíní bunaidh de bharr an chuisle léasair femtosecond bunscoile. Le linn an phróisis HHG, geallann léas léasair cumhachtach, cosúil le clocha a chaitheamh go leanúnach, sprioc gáis atá cosúil le dromchla an locha. Tiomáineann an dianréimse léasair seo leictreoin sa ghás, ar aon dul le cuilithíní, amach óna máthair-adaimh agus ansin tarraingíonn sé ar ais iad. Gach uair a fhilleann leictreon ar an adamh, astaíonn sé léas léasair nua le minicíocht níos airde, cosúil le patrúin ripple níos casta.

Scagadh agus Díriú:

Nuair a chomhcheanglaítear na léasacha léasair nua-ghinte seo go léir, faightear speictream de dhathanna éagsúla (minicíochtaí nó tonnfhaid), arb ionann cuid acu agus an léasar attosecond. Chun méideanna agus minicíochtaí ripple ar leith a leithlisiú, is féidir leat scagaire speisialaithe a úsáid, cosúil le ripples atá ag teastáil a roghnú, agus gloine formhéadúcháin a úsáid chun iad a dhíriú ar réimse ar leith.

Comhbhrú Pulse (más gá):

Má tá sé mar aidhm agat cuilithíní a iomadú níos tapúla agus níos giorra, is féidir leat a n-iomadú a luathú ag baint úsáide as gléas speisialaithe, ag laghdú an t-am a mhaireann gach ripple. Baineann idirghníomhú casta próisis le giniúint léasair attosecond. Mar sin féin, nuair a dhéantar miondealú agus léirshamhlú air, éiríonn sé níos sothuigthe.