Нобелевскую премию по физике получили ученые, создавшие способ наблюдения за электронами

Лауреаты Нобелевской премии по физике 2023 года получили признание за свои эксперименты, которые дали человечеству новые инструменты для исследования электронов внутри атомов и молекул. Пьер Агостини, Ференц Краус и Анн Л'Юйе продемонстрировали способ создания чрезвычайно коротких импульсов света, которые можно использовать для измерения быстрых процессов, в которых электроны движутся или меняют энергию.

Почему это важно?

Если мы хотим расследовать действительно короткие события, нам нужны специальные технологии, отметили в Нобелевском комитете. В мире электронов изменения происходят за несколько десятых долей аттосекунды.

Аттосекунда настолько коротка, что в секунде их столько же, сколько секунд прошло с момента рождения Вселенной.

Эксперименты лауреатов позволили получить настолько короткие световые импульсы, что они измеряются в аттосекундах. Эти импульсы можно использовать для получения изображений процессов внутри атомов и молекул.

История вопроса

В 1987 году Энн Л'Уилье обнаружила, что множество различных обертонов света возникает, когда она пропускает инфракрасный лазерный свет через благородный газ. Каждый обертон представляет собой световую волну с заданным количеством циклов для каждого цикла лазерного луча. Они вызваны взаимодействием лазерного света с атомами газа, он дает некоторым электронам дополнительную энергию, которая затем излучается в виде света. Энн Л'Уилье продолжила исследовать этот феномен, заложив основу для последующих открытий.

В 2001 году Пьеру Агостини удалось создать и исследовать серию последовательных световых импульсов, каждый из которых длился всего 250 аттосекунд. В то же время Ференц Крауш работал над экспериментом другого типа, который позволял выделить одиночный световой импульс длительностью 650 аттосекунд.

Вклад лауреатов позволил исследовать процессы, которые происходят настолько быстро, что раньше невозможно было их отследить.

«Теперь мы можем открыть дверь в мир электронов. Аттосекундная физика дает нам возможность понять механизмы, которыми управляют электроны. Следующим шагом будет их использование», — говорит Ева Олссон, председатель Нобелевского комитета по физике.

Где может применяться открытие

Потенциальные применения есть во многих областях. Например, в электронике важно понимать и контролировать поведение электронов в материале. Аттосекундные импульсы также можно использовать для идентификации различных молекул, например, в медицинской диагностике.