Un segon làser: per a la fotografia electrònica boja

De la mateixa manera que utilitzem la llum per observar el món macroscòpic que ens envolta, també podem utilitzar la llum per sondejar el món subatòmic. Però s'ha d'observar un principi: qualsevol mesura ha de ser més ràpida que el temps necessari perquè el sistema objecte d'estudi canviï significativament, en cas contrari només es poden obtenir resultats vagues.
En una molècula, els àtoms es mouen a l'escala de temps de femtosegon (bil·lionèsima part de segon, 10^-15 segons), les seves posicions i energies canvien d'un a uns quants centenars d'atosegons, i per mesurar el seu moviment, la tecnologia de femtosegons "pot no ajuda.
Què tan curt és un attosegon? 1 attosegon és 10^-18 segons, que és una mil·l·lonèsima d'una mil·l·milionèsima de segon. 1 attosegon equival a 1 segon de l'edat de l'univers (13.800 milions d'anys). Un feix de llum que viatja d'un costat de l'habitació a la paret oposada triga 10.000 milions de segons d'arc.
La "vida real" del pols d'atosegon
Com s'obté un pols de llum a l'escala d'atosegons? Teòricament, es poden generar polsos de llum més curts combinant polsos làser de longitud d'ona curta de diverses longituds d'ona.
Wei Zhiyi, investigador de l'Institut de Física de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, va explicar al periodista Science and Technology Daily: "Per generar noves longituds d'ona no només cal una unitat làser de femtosegon, sinó que també s'ha de centrar en el gas, mitjançant la interacció dels àtoms de llum i gas per produir els anomenats alts harmònics, alts harmònics és un cicle en el làser d'accionament, la generació de dos cicles de l'ona".
El 1987, Lhuillier i els seus col·legues van centrar un raig làser infrarojo en un gas inert i van trobar que els harmònics produïts eren més nombrosos i més forts que els produïts anteriorment amb unitats làser de longitud d'ona més curta, i que molts dels harmònics observats tenien intensitats de llum similars.
Estudis posteriors van trobar que, en les circumstàncies adequades, els harmònics es van sobreposar per produir una sèrie de polsos làser a la banda ultraviolada, cadascun dels quals només tenia una durada d'uns pocs centenars d'atosegons.
L'any 2001, Agostini i els seus col·legues a França van aconseguir generar una sèrie de trens de polsos de només 250 arsec. Ferenc Krauss i els seus socis a Àustria van anar a l'inrevés, aïllant polsos de llum aïllats únics que duraven 650 segons d'arc i utilitzant-los per rastrejar i estudiar el procés d'"extracció" d'electrons dels àtoms.
"És el treball d'aquests tres científics, representats pels investigadors durant més d'una dècada, a través de l'enginy i els esforços incessants, perquè la ciència ultraràpida entri a l'era dels attosegons". Va dir Wei Zhiyi.
Promet en diversos camps, "mostra les teves habilitats"
Un petit colibrí pot batre les seves ales 80 vegades per segon, amb l'ull humà és incapaç de veure, però amb una càmera d'alta velocitat es pot emmarcar en un marc d'acció clar.
"Un segon pols de llum és precisament l'estudi del món material microscòpic de la 'càmera d'alta velocitat', pot estar 'enfurismat' de l'electró emmarcat per a l'observació". Wei Zhiyi va dir amb esperança: "Estudiar i comprendre electrons a una escala de temps tan curta (d'atosegons) s'espera que faciliti el ràpid desenvolupament de l'electrònica ultraràpida, que algun dia pot donar lloc a xips informàtics més potents. També ens permet distingir molècules. basant-se en les seves propietats electròniques i utilitzar-les per a un diagnòstic ràpid i precís de la malaltia".
Segons Wei Zhiyi, actualment, a més dels equips de recerca anteriors a nivell internacional, diversos equips d'investigació als Estats Units, Canadà, Itàlia, Suïssa, Japó, Corea del Sud i altres països també han estat investigant sobre la generació de polsos d'atosegons i les seves aplicacions en molts camps com la física, la química i la biologia.
"Per exemple, l'equip del professor Chang Zenghu a la Universitat de Florida Central als Estats Units va establir el rècord mundial del pols d'atosegon més curt dues vegades, el 2012 i el 2017, i el pols d'43-attosegon creat per l'Institut Federal Suís. de tecnologia l'any 2017 ha ostentat fins ara el rècord mundial actual de la més curta. En particular, la UE ha construït la instal·lació de llum extrema (ELI-ALPS) a Hongria, amb làsers d'atosegon com a component principal, per oferir als científics de diferents camps dur a terme investigacions científiques attosegons". Wei Zhiyi compta els resultats en el camp de l'atosegon.
Els científics xinesos també han posat èmfasi àmpliament en la investigació sobre polsos de llum attosegons. L'Institut de Física de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, l'Institut de Mecànica Òptica de Xangai, l'Institut de Mecànica Òptica de Xi'an, la Universitat de Pequín, la Universitat Normal de la Xina Oriental, la Universitat Nacional de Tecnologia de Defensa, la Universitat de Ciència i Tecnologia de Huazhong i altres unitats porten investigació en el camp de la ciència de l'atosegon. 2013, el grup de Wei Zhiyi per primera vegada a la Xina per generar i mesurar el pols d'atosegon aïllat de 160 attosegons, i ara s'està desenvolupant encara més cap a amplades de pols més curtes, energies més altes i freqüències de repetició més altes, cosa que oferirà l'oportunitat als científics xinesos. per desenvolupar els seus propis làsers d'atosegons. Combinat amb l'equip terminal, proporciona una plataforma i instal·lacions líders internacionals per a la investigació del làser d'atosegon en els camps de la física de la matèria condensada, la física atòmica i molecular, la química, la biomedicina, la informació i l'energia.