I bhfógra mórthaibhseach tráthnóna an 3 Deireadh Fómhair, 2023, nochtadh Duais Nobel san Fhisic don bhliain 2023, ag aithint na ranníocaíochtaí den scoth a bhí ag triúr eolaithe a bhfuil róil thábhachtacha acu mar cheannródaithe i réimse na teicneolaíochta léasair Attosecond.

Faigheann an téarma "Attosecond Laser" a ainm ón scála ama thar a bheith gairid a fheidhmíonn sé, go háirithe in ord attoseconds, a chomhfhreagraíonn do 10^-18 soicind. Chun tuiscint dhomhain na teicneolaíochta seo a thuiscint, tá tuiscint bhunúsach ar an méid a léiríonn Attosecond fíorthábhachtach. Seasann Attosecond mar aonad ama an -nóiméad, arb é atá ann ná aon bhilliún billiún de bhilliún an dara ceann laistigh de chomhthéacs níos leithne an dara ceann. Chun é seo a chur i bpeirspictíocht, dá mbeimis an dara ceann le sliabh arda, bheadh ​​attosecond cosúil le grán amháin gaineamh atá neadaithe ag bonn an tsléibhe. Sa eatramh ama seo, is beag is féidir le solas a thrasnú fad atá comhionann le méid adamh aonair. Trí úsáid a bhaint as léasair attosecond, faigheann eolaithe an cumas gan fasach chun dinimic chasta na leictreon a scrúdú agus a láimhseáil, cosúil le hathsheinm gluaiseachta mall fráma-le-fráma i seicheamh cineamatacha, rud a fhágann go bhfuil siad ina n-idirghníomhú.

Léasair AttosecondIs é an toradh a bhí ar thaighde fairsing agus ar iarrachtaí comhbheartaithe ag eolaithe, a bhain leas as prionsabail na optaic neamhlíneach le léasair ultrafast ceardaíochta. Chuir a n -teacht in iúl dúinn pointe nuálaíoch a thabhairt dúinn maidir le breathnóireacht agus iniúchadh a dhéanamh ar na próisis dhinimiciúla a thrasnaíonn laistigh de adaimh, móilíní, agus fiú leictreoin in ábhair sholadacha.

Chun nádúr léasair attosecond a shoiléiriú agus a gcuid tréithe neamhghnácha a thuiscint i gcomparáid le gnáth -léasair, tá sé riachtanach a gcatagóiriú a fhiosrú laistigh den "teaghlach léasair níos leithne." Aicmiú ag áiteanna tonnfhad Léasair Attosecond go príomha laistigh de raon na n-ultraivialait go minicíochtaí bog X-ghathaithe, ag léiriú a dtonnfhaid níos giorra i gcodarsnacht le gnáth-léasair. I dtéarmaí modhanna aschuir, tagann léasair Attosecond faoin gcatagóir léasair pulsed, arb iad a dtréimhsí cuisle an -ghearr iad. Chun analaí a tharraingt ar mhaithe le soiléireacht, is féidir le duine léasair tonn leanúnacha a shamhlú mar atá cosúil le flashlight a astaíonn léas leanúnach solais, agus is cosúil go bhfuil léasair bíoga cosúil le solas stróice, a mhalartaíonn go tapa idir tréimhsí soilsithe agus dorchadais. Go bunúsach, taispeánann léasair attosecond iompar pulsating laistigh den soilsiú agus an dorchadas, ach tagann a n -aistriú idir an dá stát ag teacht chun cinn ag minicíocht iontach, ag baint amach réimse na n -atmaisféar.

Cuireann catagóiriú breise trí chumhacht léasair isteach i lúibíní ísealchumhachta, meánchumhachta, agus ardchumhachta. Baineann léasair Attosecond ardchumhacht ard amach mar gheall ar a dtréimhsí cuisle an -ghearr, agus mar thoradh air sin tá buaicchumhacht fhuaimnithe (P) - sainmhínithe mar dhéine an fhuinnimh in aghaidh an aonaid ama (p = w/t). Cé go mb'fhéidir nach bhfuil fuinneamh thar a bheith mór ag bíoga léasair atossecond aonair (W), cuireann a méid ama giorraithe (T) in iúl dóibh le buaicchumhacht ardaithe.

Maidir le réimsí iarratais, tá léasair ag gabháil le speictream a chuimsíonn feidhmeanna tionsclaíocha, leighis agus eolaíochta. Faigheann léasair Attosecond a nideoige go príomha laistigh de réimse an taighde eolaíochta, go háirithe maidir le feiniméin atá ag athrú go tapa a iniúchadh laistigh de réimsí na fisice agus na ceimice, ag tairiscint fuinneog isteach i bpróisis dhinimiciúla an domhain microcosmic.

Déanann catagóiriú trí mheán léasair léasair mar léasair gháis, léasair soladstaide, léasair leachtacha, agus léasair leathsheoltóra. Is iondúil go n-insíonn giniúint léasair attosecond ar mheáin léasair gháis, ag baint leasa as éifeachtaí optúla neamhlíneach chun armógaí ardoird a chruthú.

Sa tslí, is éard atá i léasair Attosecond ná aicme uathúil de léasair ghearr-chuisle, a bhfuil idirdhealú idir iad agus a dtréimhsí cuisle thar a bheith gairid, a thomhaistear go hiondúil in attoseconds. Mar thoradh air sin, tá siad ina n -uirlisí fíor -riachtanach chun na próisis dinimiciúla dinimiciúla leictreoin a bhreathnú agus a rialú laistigh de adaimh, móilíní, agus ábhair sholadacha.

An próiseas ilchasta de ghiniúint léasair attosecond

Tá teicneolaíocht léasair Attosecond ar thús cadhnaíochta na nuálaíochta eolaíochta, agus tá sraith coinníollacha dian ann dá ghiniúint. Chun na deacrachtaí a bhaineann le giniúint léasair Attosecond a shoiléiriú, tosaímid le léiriú gonta a bhunphrionsabal, agus ina dhiaidh sin meaisíní beoga a fhaightear ó eispéiris laethúla. Ní gá go mbeadh éadóchas ag léitheoirí nach bhfuil in ann na fisice ábhartha a dhíspreagadh, toisc go bhfuil sé mar aidhm ag na meaisíní ina dhiaidh sin go bhfuil rochtain ar fhisic bhunaidh léasair Attosecond inrochtana.

Braitheann próiseas giniúna léasair Attosecond go príomha ar an teicníc ar a dtugtar Giniúint Ard -armónach (HHG). Ar an gcéad dul síos, tá bíoma de phulsanna léasair déine ard-déine (10^-15 soicind) dírithe go docht ar sprioc-ábhar gásach. Is fiú a thabhairt faoi deara go roinneann léasair femtosecond, cosúil le léasair attosecond, na tréithe a bhaineann le tréimhsí gearra cuisle agus ardchumhacht ard -bhuaic. Faoi thionchar an pháirc léasair dhian, déantar leictreoin laistigh de na hadaimh gháis a shaoradh go hiondúil óna núicléis adamhach, ag dul isteach go neamhbhuan i staid leictreoin saor in aisce. De réir mar a osclaíonn na leictreoin seo mar fhreagra ar an réimse léasair, téann siad ar ais chuig a n-núicléas adamhach tuismitheora agus athraíonn siad ar deireadh thiar, ag cruthú stáit ardfhuinnimh nua.

Le linn an phróisis seo, bogann leictreoin ag treoluasanna an-ard, agus ar ath-chomhcheangal leis an núicléas adamhach, scaoileann siad fuinneamh breise i bhfoirm astaíochtaí armónacha ard, ag léiriú mar fhótóin ardfhuinnimh.

Is éard atá i gceist le minicíochtaí na bhfótón ardfhuinnimh nua-ghinte seo ná iolraithe slánuimhreacha den mhinicíocht léasair bhunaidh, ag cruthú na n-armógaí ardoird, áit a léiríonn "armógaí" minicíochtaí atá ina n-iolraithe lárnacha den mhinicíocht bhunaidh. Chun léasair attosecond a bhaint amach, is gá na harmonics ardoird seo a scagadh agus a dhíriú, ag roghnú armógaí sonracha agus iad a dhíriú i bpointe fócasach. Más gá, is féidir le teicnící comhbhrúite cuisle an fad cuisle a ghiorrú tuilleadh, rud a thugann bíoga ultra-ghearr sa raon Attosecond. Is léir gur próiseas sofaisticiúil agus ilghnéitheach é giniúint léasair attosecond, a éilíonn ardleibhéal teicniúil agus trealamh speisialaithe.

Chun an próiseas casta seo a dhíspreagadh, cuirimid comhthreomhar meafarach ar fáil atá bunaithe i gcásanna laethúla:

Pulsanna léasair femtosecond ard-déine:

Envision a bhfuil catapult thar a bheith láidir aige a bhfuil ar a gcumas clocha a iománaíocht ar an toirt ag luasanna ollmhóra, cosúil leis an ról a bhí ag bíoga léasair femtosecond ard-déine.

Sprioc -ábhar gásach:

Pictiúr de chorp uisce suaimhneach a léiríonn an sprioc -ábhar gásach, áit a léiríonn gach braoinín uisce adaimh gháis iomadúla. Is ionann an gníomh a bhaineann le clocha a thiomáint isteach sa chorp seo den uisce agus an tionchar a bhíonn ag bíoga léasair femtosecond ard-déine ar an sprioc-ábhar gásach.

Tairiscint leictreon agus ath -chomhdhlúthú (trasdul ar a dtugtar go fisiciúil):

Nuair a théann bíoga léasair femtosecond i bhfeidhm ar na hadaimh gháis laistigh den sprioc-ábhar gásach, tá líon suntasach leictreoin sheachtracha sceitimíní go hiondúil le stát ina ndéanann siad dícheangal óna núicléas adamhach faoi seach, ag cruthú stát cosúil le plasma. De réir mar a laghdaíonn fuinneamh an chórais ina dhiaidh sin (ós rud é go bhfuil na bíoga léasair pulsed go bunúsach, ina bhfuil tréimhsí scoir), téann na leictreoin sheachtracha seo ar ais chuig a gcomharsanacht ar an núicléas adamhach, ag scaoileadh fótóin ardfhuinnimh.

Giniúint ard armónach:

Samhlaigh gach uair a thiteann braoinín uisce ar ais go dtí dromchla an locha, cruthaíonn sé cuilithíní, cosúil le harmonics ard i léasair Attosecond. Tá minicíochtaí agus amplitudes níos airde ag na cuilithíní seo ná na círéibeacha bunaidh de bharr na príomhbhuíon léasair femtosecond. Le linn an phróisis HHG, soilsíonn léas léasair cumhachtach, cosúil le clocha a chaitheamh go leanúnach, sprioc gáis, cosúil le dromchla an locha. Cuireann an réimse dian léasair seo leictreoin sa ghás, cosúil le cuilithíní, ar shiúl óna n -adamh tuismitheora agus ansin tarraingíonn sé ar ais iad. Gach uair a fhilleann leictreon ar an adamh, astaíonn sé bhíoma léasair nua le minicíocht níos airde, cosúil le patrúin chasta níos casta.

Scagadh agus díriú:

Mar thoradh ar na bíomaí léasair nua -ghinte seo go léir, tugtar speictream dathanna éagsúla (minicíochtaí nó tonnfhaid), cuid acu mar an léasair Attosecond. Chun méideanna agus minicíochtaí sonracha círéibeacha a leithlisiú, is féidir leat scagaire speisialaithe a fhostú, cosúil le círéibeacha inmhianaithe a roghnú, agus gloine formhéadúcháin a úsáid chun iad a dhíriú ar limistéar ar leith.

Comhbhrú Pulse (más gá):

Má tá sé mar aidhm agat círéibeacha a fhorleathadh níos tapúla agus níos giorra, is féidir leat dlús a chur lena iomadú ag baint úsáide as gléas speisialaithe, ag laghdú an ama a mhaireann gach círéib. Is éard atá i gceist le giniúint léasair attosecond ná idirghníomhú casta ar phróisis. Mar sin féin, nuair a bhíonn sé briste síos agus léirshamhlaithe, bíonn sé níos sothuigthe.