Исследования Пьера Агостини, Ференца Крауcа и Энн Л’Уилье позволяют сделать невозможное – отследить движение единичного электрона по орбите вокруг атомного ядра.
Фото с сайта www.physics.osu.edu и Reuters
Лауреатами Нобелевской премии по физике за 2023 год стали Пьер Агостини (США), Ференц Крауc (Германия) и Энн Л’Уилье (Швеция) – «за экспериментальные методы генерации аттосекундных импульсов света для изучения динамики электронов в веществе». Определение Шведской королевской академии звучит для неспециалиста не сильно интригующе. Но эти «аттосекундные импульсы» действительно почти невозможно себе представить: 10-18 секунды! Сколько в этот временной континуум может поместиться так называемых мгновений ока, даже сложно подсчитать.
«Трое лауреатов Нобелевской премии по физике 2023 года получили признание за свои эксперименты, которые дали человечеству новые инструменты для исследования мира электронов внутри атомов и молекул. Пьер Агостини, Ференц Краус и Энн Л’Уилье продемонстрировали способ создания чрезвычайно коротких импульсов света, которые можно использовать для измерения быстрых процессов, в которых электроны движутся или меняют энергию», – отмечается в официальном пресс-релизе Нобелевского комитета.
В 1987 году Энн Л’Уилье обнаружила эффект возникновения множества различных «обертонов» света, если пропускать инфракрасный лазерный свет через благородный газ. Каждый обертон представляет собой световую волну с заданным количеством циклов для каждого цикла лазерного луча. Они вызваны взаимодействием лазерного света с атомами газа. Лазер дает некоторым электронам дополнительную энергию, которая затем излучается в виде света. Энн Л’Уилье продолжила исследовать этот феномен, заложив основу для последующих открытий.
В 2001 году Пьеру Агостини удалось создать и исследовать серию последовательных световых импульсов, каждый из которых длился всего 250 аттосекунд. В то же время Ференц Крауc работал над экспериментом другого типа, который позволял выделить одиночный световой импульс длительностью 650 аттосекунд.
Вклад лауреатов позволил исследовать процессы, которые происходят настолько быстро, что раньше невозможно было их отследить.
«Теперь мы можем открыть дверь в мир электронов. Аттосекундная физика дает нам возможность понять механизмы, которыми управляют электроны. Следующим шагом будет их использование», – говорит Ева Олссон, председатель Нобелевского комитета по физике.
Потенциальные применения этих экспериментальных исследований, без преувеличения, завораживают. Например, в электронике важно понимать и контролировать поведение электронов в материале. Аттосекундные импульсы также можно использовать для идентификации различных молекул, например, в медицинской диагностике.
Александр Самохин 
