Аттомикроскоп для наблюдения за сверхбыстрыми процессами

02.09.2024

Субатомный мир остается загадкой для науки не только из-за его крошечных размеров, но и из-за невероятной скорости происходящих в нем процессов. Физики из Университета Аризоны совершили прорыв, разработав самый быстрый в мире электронный микроскоп, способный фиксировать события, продолжающиеся всего одну квинтиллионную долю секунды.

Для того чтобы представить себе масштабы этой скорости, можно вспомнить, что хорошая фотокамера с выдержкой в миллисекунды способна сделать четкий снимок бегущего человека. Однако самые продвинутые технологии в мире, такие как просвечивающие электронные микроскопы, могут фиксировать движение электронов с разрешением в аттосекунды - невероятно короткие отрезки времени, равные одной квинтиллионной секунды. Чтобы лучше понять эту цифру, достаточно сказать, что в одной секунде столько же аттосекунд, сколько секунд в 31,7 миллиарда лет - времени, которое почти вдвое превышает возраст Вселенной.

До недавнего времени ученым удавалось сократить временные интервалы наблюдения до 43 аттосекунд. Это было признано "кратчайшим наблюдаемым событием, когда-либо созданным человечеством". Однако новый прорыв ученых из Аризоны позволил заморозить время на уровне всего одной аттосекунды, что дает уникальную возможность наблюдать за сверхбыстрыми процессами на атомном уровне.

Этот успех базируется на предыдущих исследованиях Пьера Агостини, Ференца Крауса и Анн Льюер, которые первыми смогли создать световые импульсы, достаточно короткие для измерения в аттосекундах. Именно за это достижение они были удостоены Нобелевской премии по физике в 2023 году.

Команда ученых, работающих над новым проектом, разработала устройство, названное аттомикроскопом. Процесс наблюдения начинается с того, что импульс ультрафиолетового света направляется на фотокатод, который высвобождает сверхбыстрые электроны внутри аттомикроскопа. Затем лазерный импульс разделяется на два луча, которые взаимодействуют с движущимися через микроскоп электронами. Один из этих лучей поляризован, и они приходят в разные моменты времени.

Эта техника позволила команде генерировать электронные импульсы продолжительностью всего в одну аттосекунду, что впервые дало возможность наблюдать сверхбыстрое движение электронов. Такой прибор открывает новые перспективы для исследований в квантовой физике, химии и биологии, позволяя изучать процессы, которые ранее были недоступны для науки.

"Мы все стремимся видеть движение электронов, и теперь, впервые, мы можем наблюдать часть электрона в движении", - отметил руководитель исследования Мохаммед Хассан.

Разработка аттомикроскопа открывает новые горизонты в изучении фундаментальных процессов на субатомном уровне, что может привести к значительным прорывам в различных областях науки.

"Мы все хотим видеть движение электронов. Впервые мы можем видеть часть электрона в движении", - отметил руководитель исследования Мохаммед Хассан.

<< Назад: Новая технология производства шоколада 02.09.2024

>> Вперед: Умный стайлер Dyson Airwrap 01.09.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Игровые гарнитуры Sony Inzone с объемным звуком 08.07.2022 Компания Sony Electronics официально представила игровые гарнитуры Inzone H3, Inzone H7 и Inzone H9 накладного типа: новинки уже доступны для предварительного заказа, а фактические продажи начнутся в июле. Во всех устройствах применяется технология 360 Spatial Sound for Gaming, которая обеспечивают пространственное звучание с эффектом погружения. Предусмотрен микрофон на регулируемой штанге для переговоров во время игр. Модель Inzone H3 использует проводное подключение к источнику сигнала через стандартный 3,5-мм коннектор. Установлены 40-мм излучатели с неодимовыми магнитами, обеспечивающие диапазон воспроизводимых частот от 10 Гц до 20 кГц. Цена составляет около 100 долларов США. Версия Inzone H7, также оборудованная 40-мм динамиками, поддерживает беспроводную связь: обмен данными может осуществляться посредством Bluetooth или в частотном диапазоне 2,4 ГГц через приемопередатчик с интерфейсом USB. Заявленное время автономной работы на одной зарядке аккумуляторной батареи достигает 40 часов. Эта гарнитура оценена в 230 долларов. Наконец, старшая новинка, Inzone H9, обладает возможностями Inzone H7 и дополнительно поддерживает систему активного шумоподавления (ANC). Режим Ambient Sound Mode позволяет слышать определенные звуки окружающей среды. Диапазон воспроизводимых частот простирается от 5 Гц до 20 кГц. На аккумуляторе устройство может работать до 32 часов (без ANC). Ориентировочная цена - 300 долларов США.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025