Nan yon anons enpòtan nan sware 3 oktòb 2023 la, yo te devwale Pri Nobèl Fizik pou ane 2023 la, pou rekonèt kontribisyon eksepsyonèl twa syantifik ki te jwe yon wòl esansyèl kòm pyonye nan domèn teknoloji lazè atosegond.

Tèm "lazè atosegond" lan soti nan echèl tan trè kout li fonksyone sou li, espesyalman nan lòd atosegond, ki koresponn ak 10^-18 segonn. Pou konprann siyifikasyon pwofon teknoloji sa a, yon konpreyansyon fondamantal sou sa yon atosegond vle di esansyèl. Yon atosegond se yon inite tan trè piti, ki konstitye yon bilyonnyèm nan yon bilyonnyèm nan yon segonn nan kontèks pi laj yon sèl segonn. Pou mete sa an pèspektiv, si nou ta konpare yon segonn ak yon mòn ki wo anpil, yon atosegond ta sanble ak yon grenn sab ki niche nan pye mòn nan. Nan entèval tanporèl rapid sa a, menm limyè apèn ka travèse yon distans ekivalan a gwosè yon atòm endividyèl. Atravè itilizasyon lazè atosegond yo, syantis yo jwenn kapasite san parèy pou egzamine ak manipile dinamik konplèks elektwon yo nan estrikti atomik yo, menm jan ak yon repetisyon ralanti imaj pa imaj nan yon sekans sinematik, kidonk fouye nan entèraksyon yo.

Lazè atosegondreprezante rezilta rechèch vaste ak efò konsète syantis yo, ki te itilize prensip optik non lineyè pou fabrike lazè ultra rapid. Aparisyon yo ban nou yon pwen de vi inovatè pou obsèvasyon ak eksplorasyon pwosesis dinamik ki fèt nan atòm, molekil, e menm elektwon nan materyèl solid.

Pou klarifye nati lazè atosegond yo epi apresye atribi non konvansyonèl yo an konparezon ak lazè konvansyonèl yo, li enperatif pou eksplore kategori yo nan "fanmi lazè" ki pi laj la. Klasifikasyon pa longèdonn mete lazè atosegond yo prensipalman nan seri frekans iltravyolèt rive nan reyon X mou, sa ki vle di longèdonn yo pi kout an konparezon ak lazè konvansyonèl yo. An tèm de mòd pwodiksyon, lazè atosegond yo tonbe anba kategori lazè pulsasyon, ki karakterize pa dire pulsasyon trè kout yo. Pou fè yon analoji pou plis klète, yon moun ka imajine lazè vag kontinyèl yo tankou yon flach ki emèt yon reyon limyè kontinyèl, pandan ke lazè pulsasyon yo sanble ak yon limyè stroboskopik, ki altène rapidman ant peryòd ekleraj ak fènwa. Anfèt, lazè atosegond yo montre yon konpòtman pulsasyon nan ekleraj ak fènwa, men tranzisyon yo ant de eta yo fèt nan yon frekans etonan, rive nan domèn atosegond yo.

Yon klasifikasyon pi lwen selon puisans mete lazè yo nan kategori puisans ki ba, puisans mwayen, ak puisans ki wo. Lazè atosegond yo rive nan yon pik puisans ki wo akòz dire pulsasyon trè kout yo, sa ki lakòz yon pik puisans (P) ki pwononse - defini kòm entansite enèji pou chak inite tan (P=W/t). Malgre ke pulsasyon lazè atosegond endividyèl yo ka pa gen yon enèji (W) ki eksepsyonèlman gwo, limit tanporèl ki pi kout yo (t) ba yo yon pik puisans ki wo.

An tèm de domèn aplikasyon, lazè yo kouvri yon spectre ki gen ladan aplikasyon endistriyèl, medikal ak syantifik. Lazè atosegond yo jwenn nich yo prensipalman nan domèn rechèch syantifik, patikilyèman nan eksplorasyon fenomèn k ap evolye rapidman nan domèn fizik ak chimi, ki ofri yon fenèt sou pwosesis dinamik rapid mond mikwokosmik la.

Kategori pa mwayen lazè delimite lazè kòm lazè gaz, lazè solid, lazè likid, ak lazè semi-kondiktè. Jenerasyon lazè atosegond yo tipikman depann sou mwayen lazè gaz, pwofite efè optik non lineyè pou jenere amonik ki gen gwo lòd.

An rezime, lazè atosegond yo konstitye yon klas inik nan lazè kout pulsasyon, ki distenge pa dire pulsasyon ekstraòdinèman kout yo, tipikman mezire an atosegond. Kòm rezilta, yo vin zouti endispansab pou obsève ak kontwole pwosesis dinamik ultra rapid elektwon yo nan atòm, molekil ak materyèl solid.

Pwosesis Konplèks Jenerasyon Lazè Atosegond

Teknoloji lazè atosegond lan kanpe nan tèt inovasyon syantifik la, li prezante yon seri kondisyon enteresan ak rijid pou jenerasyon li. Pou nou klarifye konpleksite jenerasyon lazè atosegond lan, nou kòmanse avèk yon ekspozisyon kout sou prensip fondamantal li yo, ki te swiv pa metafò rete vivan ki sòti nan eksperyans chak jou. Moun ki pa abitye ak konpleksite fizik ki enpòtan yo pa bezwen dezespere, paske metafò ki vin apre yo gen pou objektif rann fizik fondamantal lazè atosegond yo aksesib.

Pwosesis jenerasyon lazè atosegond yo sitou baze sou teknik yo rele Jenerasyon Amonik Segondè (HHG). Premyèman, yon gwo bout bwa pulsasyon lazè femtosegond (10^-15 segonn) ki gen gwo entansite konsantre byen sou yon materyèl sib gazez. Li enpòtan pou note ke lazè femtosegond yo, menm jan ak lazè atosegond yo, pataje karakteristik pou yo gen dire pulsasyon kout ak gwo puisans pik. Anba enfliyans chan lazè entans lan, elektwon ki nan atòm gaz yo libere pou yon ti tan nan nwayo atomik yo, antre nan yon eta elektwon lib pou yon ti tan. Pandan elektwon sa yo ap osile an repons a chan lazè a, yo evantyèlman retounen nan epi rekombine ak nwayo atomik paran yo, sa ki kreye nouvo eta enèji segondè.

Pandan pwosesis sa a, elektwon yo deplase nan vitès trè wo, epi lè yo rekonbine avèk nwayo atomik yo, yo libere plis enèji sou fòm emisyon amonik ki wo, ki manifeste kòm foton ki gen anpil enèji.

Frekans foton enèji sa yo ki fèk pwodui yo se miltip antye frekans lazè orijinal la, sa ki fòme sa yo rele amonik wo nivo, kote "amonik" vle di frekans ki se miltip entegral frekans orijinal la. Pou jwenn lazè atosegond, li nesesè pou filtre epi konsantre amonik wo nivo sa yo, chwazi amonik espesifik epi konsantre yo nan yon pwen fokal. Si yo vle, teknik konpresyon pulsasyon yo ka diminye dire pulsasyon an plis toujou, sa ki bay pulsasyon ultra-kout nan seri atosegond lan. Li evidan ke jenerasyon lazè atosegond yo konstitye yon pwosesis sofistike ak miltifasèt, ki mande yon wo nivo konpetans teknik ak ekipman espesyalize.

Pou demistifye pwosesis konplike sa a, nou ofri yon paralèl metaforik ki baze sou senaryo chak jou:

Pulsasyon Lazè Femtosegond ki gen gwo entansite:

Imajine ou gen yon katapult eksepsyonèlman puisan ki kapab voye wòch enstantane nan vitès kolosal, menm jan ak wòl pulsasyon lazè femtosegond gwo entansite jwe.

Materyèl sib gazez:

Imajine yon kò dlo trankil ki senbolize materyèl sib gazez la, kote chak gout dlo reprezante plizyè milye atòm gaz. Aksyon pou pouse wòch nan kò dlo sa a reflete enpak pulsasyon lazè femtosegond ki gen gwo entansite sou materyèl sib gazez la.

Mouvman Elektwon ak Rekonbinasyon (Tranzisyon Fizikman Rele):

Lè pulsasyon lazè femtosegond yo frape atòm gaz ki nan materyèl sib gazez la, yon kantite siyifikatif elektwon ekstèn yo eksite pou yon ti moman nan yon eta kote yo detache de nwayo atomik respektif yo, sa ki fòme yon eta ki sanble ak plasma. Pandan enèji sistèm nan ap diminye apre sa (piske pulsasyon lazè yo natirèlman pulsasyon, avèk entèval sesyon), elektwon ekstèn sa yo retounen nan vwazinaj nwayo atomik yo, epi yo libere foton ki gen anpil enèji.

Jenerasyon Amonik Segondè:

Imajine chak fwa yon gout dlo tonbe sou sifas lak la, li kreye ondilasyon, menm jan ak gwo amonik nan lazè atosegond. Ondilasyon sa yo gen frekans ak anplitid ki pi wo pase ondilasyon orijinal yo ki te koze pa prensipal pulsasyon lazè femtosegond lan. Pandan pwosesis HHG a, yon reyon lazè pwisan, menm jan ak wòch k ap voye kontinyèlman, klere yon sib gaz, ki sanble ak sifas lak la. Chan lazè entans sa a pouse elektwon nan gaz la, analòg ak ondilasyon yo, lwen atòm paran yo epi answit rale yo tounen. Chak fwa yon elektwon retounen nan atòm nan, li emèt yon nouvo reyon lazè ak yon frekans ki pi wo, menm jan ak modèl ondilasyon ki pi konplèks.

Filtraj ak Konsantrasyon:

Lè ou konbine tout nouvo reyon lazè sa yo, ou jwenn yon spectre divès koulè (frekans oswa longèdonn), kèk ladan yo fòme lazè atosegond lan. Pou izole gwosè ak frekans ondilasyon espesifik, ou ka itilize yon filtè espesyalize, menm jan ak seleksyon ondilasyon ou vle yo, epi itilize yon loup pou konsantre yo sou yon zòn espesifik.

Konpresyon batman kè (si sa nesesè):

Si w ap chèche pwopaje ondilasyon yo pi vit epi pi kout, ou ka akselere pwopagasyon yo lè w sèvi ak yon aparèy espesyalize, sa ap diminye tan chak ondilasyon dire. Jenerasyon lazè atosegond yo enplike yon entèraksyon konplèks nan pwosesis yo. Sepandan, lè w dekonpoze l epi w vizyalize l, li vin pi konpreyansib.