Рекордный лазер увидит движение отдельных электронов

Ученые создали рентгеновский лазер с импульсами длиной всего 43 аттосекунды (10^-18). Это примерно в 23 квадриллиона (10¹⁵) раз короче секунды. С помощью такого инструмента ученые смогут, например, наблюдать за движениями отдельных электронов в процессе химических реакций. Статья с описанием новой установки опубликована в журнале Optics Express.

Временной масштаб различных процессов в микромире очень сильно различается. Если молекулы вращаются примерно раз в пикосекунду (10^-12), то электронные облака в атомах вибрируют уже с характерным временем в фемтосекунду (10^-15), а сами отдельные электроны движутся на временной шкале в аттосекунды (10^-18). Ученые разработали лазер, который сможет зафиксировать перемещения даже отдельных частиц. Более того, импульсы этого лазера — это самое короткое контролируемое человеком явление.

«Чем быстрее происходит обмен зарядами, тем эффективнее протекает реакция», — поясняет профессор Ханс Якоб Вернер из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, глава коллектива создателей лазера. Кроме химических реакций, новый лазер можно будет использовать в разработке более эффективных солнечных батарей, так как теперь можно будет наблюдать за всеми этапами превращения фотонов солнечного света в электрический сигнал.

Также новый инструмент позволит не только наблюдать, но и вмешиваться в ход реакции. Подобный лазерный импульс может изменить процесс, так как он способен остановить обмен зарядами в определенной части молекулы, что вызовет разрыв химической связи. Раньше было невозможно так точечно вмешиваться в реакции. Коллектив уже начал работу над лазером с еще более короткими импульсами и более широким спектром, что позволит взаимодействовать с большим количеством различных атомов.