Технология измерения времени с точностью до зептосекунд

02.01.2023

Насколько быстро двигаются электроны между атомами в пределах одной молекулы? Чаще всего им требуется всего несколько аттосекунд (10^-18 секунды или миллионной от миллиардной доли секунды). Отслеживание таких быстрых процессов является сложной задачей, и недавно группа ученых из Австралии разработала новую интерференционную технологию, способную обеспечить измерение временных задержек с зептосекундным (10^-21 секунды или триллионной от миллиардной доли секунды) разрешением.

В качестве проверки эта технология была использована для измерения задержки между двумя импульсами света, излучаемыми разными изотопами водорода - нормальным водородом (H2) и дейтерием (D2), на которые оказывалось одновременное воздействие одного импульса лазерного света. Величина измеренной задержки составляла менее трех аттосекунд, а причиной ее является разница динамики движения более легких и тяжелых ядер атомов изотопов водорода.

Свет излучался атомами водорода за счет процесса, называемого генерацией высших гармоник (high harmonic generation, HHG). Этот процесс происходит, когда электрон выбивается из атома мощным потоком света, который к тому же ускоряет электрон к более высокой энергии (скорости). Когда электрон снова возвращается в "лоно" атома, излучается квант жесткого ультрафиолетового света (extreme ultraviolet, XUV). Частота, интенсивность и фаза вторичного излучения сильно зависят от параметров волновых функций, поэтому все атомы и молекулы испускают жесткий ультрафиолет со своими уникальными параметрами.

Если спектральная интенсивность вторичного излучения измеряется достаточно просто, то измерение его фазы является гораздо более сложной проблемой, которая не под силу традиционным спектрометрам.

Для решения этой проблемы ученые использовали в своих интересах явление под названием фазы Гуи (Gouy phase). Измерение смещения фазы Гуи квантов света от водорода и дейтерия эквивалентно в этом случае измерению временной задержки, и проведенные эксперименты показали, что это значение достаточно стабильное и чуть менее 3 аттосекунд. Работа австралийских ученых была проверена на "научную чистоту" группой теоретических физиков из Шанхайского университета. Китайские ученые промоделировали все возможные варианты генерации HHG-излучения двух изотопов водорода, учитывая все возможные комбинации движения ядер и электронов.

Полученные результаты моделирования очень хорошо совпадают в экспериментальных данных, и это говорит о том, что в будущем такая технология может использоваться для исследований и измерений сверхбыстрых процессов в атомах и молекулах с беспрецедентным временным разрешением.

<< Назад: Обнаружены бактерии, питающиеся вирусами 03.01.2023

>> Вперед: Водородный пассажирский поезд 02.01.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Мини-транзисторы из теллура 18.02.2020 Компьютерные чипы используют миллиарды крошечных переключателей, называемых транзисторами, для обработки информации. Чем больше транзисторов на чипе, тем быстрее работает компьютер. Ученые из Университета Пердью в сотрудничестве с Мичиганским технологическим университетом, Вашингтонским университетом в Сент-Луисе и Техасским университетом в Далласе обнаружили, что материал, имеющий форму одномерной спирали ДНК, заключенный в нанотрубку из нитрида бора, мог бы построить полевой транзистор диаметром два нанометра. Транзисторы на рынке изготовлены из более объемного кремния и имеют размер от 10 до 20 нанометров. Одним из способов уменьшения размеров полевых транзисторов, который встречается в большинстве электронных устройств, является создание затворов, которые окружают более тонкие нанопроволоки. Эти нанопроволоки находятся внутри нанотрубок. Исследователи успешно построили транзистор с нанопроволокой теллура, заключенной в нанотрубку из нитрида бора. Высококачественная нанотрубка из нитрида бора эффективно изолирует теллур, что позволяет построить транзистор.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025