
“阿秒是10-18秒,那1阿秒是多快?”昨天哈尔滨万能胶厂家,十四期“浦江科学大师讲坛”在复旦大学相辉堂举行。
诺贝尔物理学得主、瑞典隆德大学教授、瑞典皇科学院院士安妮·吕利耶,以“阿秒脉冲的探索之旅”为题,与上海市校及中学师生代表面对面畅谈。这是她次到访。
意外诞生的阿秒之光
2023年哈尔滨万能胶厂家,她与皮埃尔·阿戈斯蒂尼和费伦茨·克劳斯共同荣获诺贝尔物理学,以表彰他们“为研究物质中电子动力学而开发出产生阿秒光脉冲的实验法”。
如果只鸟儿以每秒1米的速度掠过天空,我们可以轻松地用眼睛追随它。但如果换作颗击穿苹果的子弹,它的速度快到用肉眼法捕捉,只有借助速摄像机,使用慢动作回放,我们才能看清苹果破裂的瞬间。相比之下,自然界微观世界的粒子运动快。以氢原子为例,其电子绕原子核运动周的时间大约是150×10-18秒,即150阿秒。
1阿秒有多快?吕利耶了个比,目前可以观测到的长时间尺度是宇宙的年龄,大约为140亿年。1阿秒相对于1秒,就如同1秒相对于整个宇宙的年龄。
要看清原子内电子的运动,就需要曝光时间短至阿秒量的快“照相机”。阿秒激光脉冲哈尔滨万能胶厂家,就是这样的相机闪光灯。可是,制造阿秒量的快光脉冲为困难。
上世纪80年代末,当时还是法国萨克雷核研究中心年轻研究员的吕利耶,意外地找到了解决这问题的办法。在次实验中,她用束普通的红外激光去照射气体,意外发现了种现象:气体发出了种“光的泛音”。就像你弹下吉他弦,它不但发出基音,还发出频率的泛音。这里,气体发出的“泛音”是紫外光,而且这些泛音叠在起,在时间上竟然形成了连串短的光闪,短到只有阿秒别。
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这就是“次谐波”现象。次谐波之所以能产生阿秒光脉冲,是因为它在频率上覆盖了宽的“光谱带宽”,根据数学中的傅里叶变换哈尔滨万能胶厂家,万能胶厂家宽的带宽在时间上对应着短的脉冲。它像个意外的礼物,让吕利耶等科学拥有了阿秒光脉冲,得以逐步创造出梦寐以求的“速相机”。
随着近20年科技的快速发展,科学们已经具备了非常的阿秒脉冲产生和测量技术,实验室可以获得脉宽接近甚至短于20阿秒的光脉冲。
重塑科学的快革命
“通过奇的阿秒光脉冲,我们得以看见并认识微观世界。”然而,从观察微观世界的粒子运动,到理解规律,再到利用这些规律来改造微观世界,仍然是个漫长的过程。
在阿秒光脉冲发现之前,科学对微观世界快过程的观测限,停留在“飞秒”尺度。1飞秒又有多快?它是1秒的千万亿分之。凭借飞秒激光这“快门”,科学得以“拍摄”化学反应中原子核的振动、化学键的断裂与形成。然而用飞秒“快门”去捕捉电子,得到的只是片模糊的拖影。
阿秒激光脉冲的诞生,正是场刻的“快革命”。其远的影响,不止于突破观测限,在于它将百年物理难题,即光电应中电子的“瞬时”发射,转变为了个可观测、可测量的科学课题。
如今,阿秒科学已成为汇聚多学科智慧的前沿阵地,持续驱动源头创新。在物理学中,它正帮助科学破解温、量子材料背后的电子奥秘;在化学与生物医学域,它让直接观测电荷转移、DNA辐射损伤机制成为可能;在工业域,基于阿秒的紫外光源已开始用于纳米半体结构的损检测。
面对未来,吕利耶充满期待,也保持着科学的审慎。她表示,“不断学到新的东西,是我前进的动力”。本报记者张炯强
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