德國(guó)馬普量子光學(xué)研究所的科學(xué)家近日研制成功世界最快的阿秒級(jí)光脈沖,其閃光時(shí)間僅為80阿秒(1阿秒為10-18秒),可被用于捕捉激光脈沖的影像及觀察較大原子周?chē)碾娮舆\(yùn)動(dòng)。相關(guān)內(nèi)容刊載于6月20日出版的《科學(xué)》雜志上。
理論上,脈沖的超短持續(xù)時(shí)間允許在阿秒甚至仄秒(1仄秒為10-21秒)的時(shí)間內(nèi)觀察粒子的活動(dòng)與反應(yīng)。在此次成果之前,世界最快速的超短光脈沖持續(xù)時(shí)間為130阿秒。雖只是由130阿秒變?yōu)?0阿秒,卻能將一直無(wú)法捕獲的影像成像,實(shí)驗(yàn)證明其可成像2.5飛秒(1飛秒為10-15秒)的光脈沖。
如要達(dá)到肉眼可見(jiàn),抽樣的時(shí)間必須快于激光樣本。研究人員將相對(duì)較慢的激光脈沖射入氖氣體團(tuán),激光促動(dòng)氖原子以極紫外光短脈沖的形式釋放出能量。而這些穿透脈沖的電子能量即可形成激光束的側(cè)面圖像。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,研究人員利用了“啁啾介質(zhì)反射鏡”裝置,該裝置作為一種更有效的色散補(bǔ)償元件,可直接從激光振蕩器中獲得短于10飛秒的光脈沖,或從脈沖和大壓縮系統(tǒng)中獲得短于5飛秒的光脈沖。正是這項(xiàng)技術(shù)將短脈沖推至極限。
目前,這臺(tái)“相機(jī)”可以捕捉較大原子周?chē)碾娮舆\(yùn)動(dòng)圖像。研究人員表示下一步研制的目標(biāo)是持續(xù)24阿秒的光脈沖,因?yàn)?4阿秒正是氫原子的電子從一端到另一端的時(shí)間。而以此為基礎(chǔ),仄秒光脈沖也終將實(shí)現(xiàn),屆時(shí),則可以捕捉到原子核內(nèi)部粒子的運(yùn)動(dòng)影像,原子單位便將不再神秘。
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