Аттосекунды: новый горизонт познания природы

Как измерить время, которое не укладывается в наше представление? Этот вопрос занимал умы трех учёных, которые получили Нобелевскую премию по физике во вторник. Они открыли для нас новый мир — мир аттосекунд.


Аттосекунда — одна миллиардная доля миллиардной секунды. Это такой короткий промежуток времени, что его сложно себе представить. В одной секунде столько же аттосекунд, сколько секунд прошло с момента зарождения Вселенной 13,8 миллиарда лет назад. На таких скоростях движутся электроны — основные составляющие атома. Например, электрону нужно 150 аттосекунд, чтобы облететь ядро атома водорода.

До недавнего времени электроны были недоступны для наблюдения и изучения. Но благодаря работе трех нобелевских лауреатов мы можем не только видеть, но и контролировать их движение. Для этого ученые использовали мощные лазеры, которые создают световые импульсы невероятно короткой длительности. Эти импульсы можно сравнить с кадрами кино для электронов.


— Джон Тиш, профессор лазерной физики в Имперском колледже Лондона.

Все трое лауреатов в разное время устанавливали рекорд по длительности светового импульса. В 2001 году команда французского учёного Пьера Агостини добилась импульса длительностью всего 250 аттосекунд. В 2003 году группа Л’Юлье побила этот результат, создав импульс длительностью 170 аттосекунд. В 2008 году венгерско-австрийский физик Ференц Краус уменьшил это число более чем в два раза, получив импульс длительностью 80 аттосекунд.

Сейчас мировой рекорд Гиннеса за «самый короткий импульс света» принадлежит команде Ханса Якоба Вернера из швейцарского университета ETH Zurich, которая достигла времени 43 аттосекунды.

Зачем нам такая точность? Работа с аттосекундами имеет большое значение, потому что именно на таких невероятных скоростях движутся электроны — основные строительные блоки атомов.

Давайте представим, что электрону требуется 150 аттосекунд, чтобы совершить полный оборот вокруг ядра атома водорода. И это означает, что аттосекунды позволили ученым раскрыть фундаментальное явление, которое ранее оставалось скрытым.


— Якоб Вернер.

Технологии, основанные на аттосекундах, пока не стали широко распространенными, но перспективы выглядят обнадеживающими. Это может привести к созданию гораздо более быстрой электроники, а также потенциально вызвать революцию в химии.


— Якоб Вернер.

Так называемая «аттохимия» может привести к созданию более эффективных солнечных батарей или даже к использованию энергии света для производства экологически чистого топлива, добавил ученый.