2 番目のレーザー: クレイジーな電子写真用

私たちが光を使って周囲の巨視的な世界を観察するのと同じように、光を使って亜原子の世界を調べることもできます。 ただし、1 つの原則を遵守する必要があります。どのような測定も、研究対象のシステムが大幅に変化するのに必要な時間よりも速くなければなりません。そうしないと、曖昧な結果しか得られません。
分子内では、原子はフェムト秒 (1 兆分の 1 秒、10^-15 秒) の時間スケールで動き、その位置とエネルギーは 1 ～数百アト秒で変化します。その動きを測定するために、フェムト秒技術は「役に立たないよ。
アト秒はどれくらい短いですか? 1 アト秒は 10^-18 秒で、これは 10 億分の 1 秒です。 1 アト秒は宇宙年齢 (138 億年) の 1 秒に相当します。 部屋の片側から反対側の壁まで光が伝わるには 100 億秒かかります。
アト秒パルスの「現実」
光パルスをアト秒スケールにするにはどうすればよいでしょうか? 理論的には、複数の波長の短波長レーザーパルスを組み合わせることで、より短い光パルスを生成できます。
中国科学院物理研究所の研究員、魏志宜氏は科技日報の記者に次のように説明した。「新しい波長を生成するには、フェムト秒レーザードライブが必要なだけでなく、ガスに焦点を合わせる必要もあり、光とガス原子の相互作用によっていわゆる高調波が生成され、高調波は駆動レーザーの 1 サイクルであり、2 サイクルの波が生成されます。」
1987 年、Lhuillier らは赤外線レーザー ビームを不活性ガスに集束させ、生成された高調波は以前に短波長のレーザー ドライブで生成された高調波よりも多く強力であること、および観察された高調波の多くが同様の光強度を持っていることを発見しました。
さらなる研究により、適切な状況下では、高調波が重なり合って紫外帯域の一連のレーザーパルスが生成され、それぞれの長さはわずか数百アト秒であることが判明しました。
2001 年、フランスのアゴスティーニと彼の同僚は、わずか 250 秒持続する一連のパルス列を生成することに成功しました。 オーストリアのフェレンツ・クラウスと彼のパートナーたちは、逆の方向に進み、650秒角続く単一の孤立した光パルスを分離し、それらを使用して原子から電子を「引き出す」プロセスを追跡および研究した。
「これは、研究者に代表されるこれら3人の科学者の10年以上にわたる創意工夫と絶え間ない努力による成果であり、超高速科学をアト秒の時代に導くものです。」 魏知儀は言った。
様々な分野で「腕を発揮する」を約束します。
小さなハチドリは 1 秒間に 80 回羽ばたくことができ、人間の目では見ることができませんが、高速カメラを使えば、行動の鮮明なフレームに収めることができます。
「第二の光パルスはまさに『高速カメラ』の微細物質世界の研究であり、観察用に組み立てられた電子の『激怒』である可能性がある。」 Wei Zhiyi 氏は、「このような短い時間スケール (アト秒) で電子を研究し理解することで、超高速エレクトロニクスの急速な開発が促進されることが期待され、いつかより強力なコンピューター チップが誕生するかもしれません。また、それによって分子を区別することも可能になります」と期待を込めて述べました。それらの電子特性に基づいて、迅速かつ正確な病気の診断に使用します。」
魏知宜氏によると、現在、上記の国際的な研究チームに加えて、米国、カナダ、イタリア、スイス、日本、韓国、その他の国々の多くの研究チームも、アト秒パルスとその物理学、化学、生物学などの多くの分野での応用。
「たとえば、米国のセントラルフロリダ大学の張曾胡教授のチームは、2012 年と 2017 年の 2 回、アト秒パルスの世界最短記録を樹立しました。また、スイス連邦研究所が作成した43-アト秒パルスの世界記録は、 2017年の技術科学博士号取得はこれまでのところ最短の世界記録を保持しており、特にEUはハンガリーにアト秒レーザーを主要コンポーネントとするエクストリーム・ライト・ファシリティ（ELI-ALPS）を建設し、さまざまな分野の科学者に技術を提供しています。アト秒の科学研究を行う。」 Wei Zhiyi はアト秒の分野での結果を数えます。
アト秒光パルスの研究も中国の科学者によって広く強調されている。 中国科学院物理研究所、上海光学力学研究所、西安光学力学研究所、北京大学、華東師範大学、国立国防技術大学、華中科学技術大学などの機関が研究を行っている。アト秒科学の分野で研究を行っています。 2013年、Wei Zhiyiのグループは中国で初めて160アト秒の孤立したアト秒パルスを生成して測定し、現在はより短いパルス幅、より高いエネルギー、より高い繰り返し周波数に向けてさらに開発を進めており、これは中国の科学者に機会を提供するでしょう。独自のアト秒レーザーを開発する。 端末装置と組み合わせることで、物性物理学、原子分子物理学、化学、生物医学、情報、エネルギーの分野におけるアト秒レーザー研究のための国際的な最先端のプラットフォームと施設を提供します。