Новости

4 октября, 2023 17:39

Атточили мастерство: лауреаты Нобелевки по физике погрузились в микромир

Источник: Известия
Во вторник, 3 октября, были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике. Ее присудили трем ученым за создание инструментов для генерации сверхкоротких импульсов света. Их длина измеряется в аттосекундах — единице времени в 10-18 короче секунды. Такие импульсы позволяют наблюдать движение электронов внутри атомов, что открывает широкие возможности для исследования микромира. Эксперты рассказали «Известиям» о перспективах применения этих инструментов и об аналогичных исследованиях, которые проводятся в России.
Источник: REUTERS/Angelika Warmuth

Сверхкороткие импульсы

Нобелевская премия по физике 2023 года присуждена Пьеру Агустини, Ференцу Краушу и Энн Л'Уилье. Ученых наградили за создание инструментов, которые позволили генерировать сверхкороткие импульсы света — длительностью всего в несколько десяткой аттосекунд (то есть 10-18 секунды).

«Эксперименты лауреатов позволили получить сверхкороткие световые импульсы, измеряемые в аттосекундах, и тем самым продемонстрировать, что эти импульсы можно использовать для получения изображений процессов внутри атомов и молекул», — говорится в сообщении Нобелевского комитета по физике.


Ученый Ференц Крауш празднует получение Нобелевской премии. Фото: REUTERS/Angelika Warmuth

По словам председателя Нобелевского комитета по физике Евы Олссон, аттосекундная физика дает возможность понять механизмы, которые управляют электронами.

Каждый из представленных к почетной награде ученых внес свой значительный вклад в развитие этого направления. В частности, венгерско-австрийский физик Ференц Крауш вместе со своей исследовательской группой был первым, кто преуспел в генерации и измерении светового импульса длительностью менее фемтосекунды. То есть в несколько сотен аттосекунд. Французско-американскому физику-экспериментатору Пьеру Агостини в 2001 году удалось создать и исследовать серию последовательных световых импульсов, каждый из которых длился всего 250 аттосекунд. А в 2003 году группа в Лундском университете в Швеции под руководством французского физика Энн Л'Уилье побила мировой рекорд с наименьшим лазерным импульсом в 170 аттосекунд.
«Процессы, которые происходят внутри атома, очень быстрые. И их исследование возможно с помощью сверхкоротких оптических импульсов длиной в десятки тысяч раз меньше миллиметра. Достижение ученых, которые получили Нобелевскую премию, в том, что они создали инструменты, которые генерируют такой импульс», — объяснил «Известиям» заместитель директора по научной работе Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН Олег Бутов.
Он отметил, что фемтосекундный диапазон, который в тысячу раз длиннее, чем аттосекундный, уже давно освоен и используется во всем мире научных и промышленных целях. Поэтому открытие новых нобелевских лауреатов по физике — это следующая ступенька, которая открывает новые возможности в познании мира.

Изучение электронов

Олег Бутов акцентировал внимание на том, что сейчас многие ученые занимаются этим направлением. Однако Нобелевская премия дается всемирно признанным лидерам, которые осуществили прорыв в науке. С этой точки зрения выбор нобелиатов вполне обоснован.

«Все три лауреата заложили основу аттосекундной физики, но формулировка Нобелевская комитета — общая для всех, так как каждый из них внес свой значительный вклад в эти исследования. Нужно отметить, что Ференц Крауш — это руководитель большого Института Макса Планка в Германии, где вывели генерацию аттосекунд на технологический уровень. Они сделали очень много для того, чтобы получить одиночные импульсы. Благодаря этому технологию сейчас смогут использовать исследователи по всему миру», — объяснил профессор МГУ им. M.В. Ломоносова, грантополучатель Российского научного фонда Андрей Савельев-Трофимов.
Ученый добавил, что в перспективе технология дает возможность специалистам управлять электронами. Однако практического применения для этого пока нет. В большей степени это фундаментальный интерес.
«Эти открытия нужны для спектроскопии (раздел науки, изучающий спектры электромагнитного излучения в зависимости от его длины волны или частоты. — «Известия») и всякого рода физики высоких энергий, когда создаются мощные поля. То есть для исследовательских целей», — рассказал заместитель завкафедрой химической физики Московского физико-технического института Виктор Надточенко.

Профессор Энн Л'Уилье. Фото: TT News Agency/Ola Torkelsson via REUTERS

По словам эксперта, в будущем развитие этих исследований приведет к созданию новых крупных разделов в физической науке. В настоящий момент перспективно применение таких инструментов для изучения электронной плотности (то есть вероятности распределения электронов) в атомах, молекулах или кристаллах. Это даст возможность создавать новые материалы и открывать их новые свойства.

Как отметил Андрей Савельев-Трофимов, подобные исследования — достаточно дорогие и трудоемкие. В России они также получают свое развитие. В том числе в Национальном центре физики и математики в Сарове, где планируют создать лабораторию аттосекундной физики и приступить к экспериментам в этой области. В МГУ, по словам ученого, уже есть работающая лазерная установка, на которой сейчас начинают разворачивать эксперименты по аттосекундам. Однако идея российских специалистов подразумевает немного другой способ генерировать аттосекундные импульсы, чем в технологии, предложенной в исследованиях нобелевских лауреатов.
21 февраля, 2024
«Метка-шпион» поможет ученым измерить температуру поверхности белковых молекул
Ученые Института инженерной физики и радиоэлектроники и Института фундаментальной биологии и биоте...
19 февраля, 2024
Физики показали, что форма контактов определяет фототок
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ экспериментально реализовали новый подход к ...