Nínú ìkéde pàtàkì kan ní alẹ́ ọjọ́ kẹta oṣù kẹwàá ọdún 2023, wọ́n ṣí ẹ̀bùn Nobel nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ Physics fún ọdún 2023, wọ́n sì fi hàn pé àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì mẹ́ta tí wọ́n ti kópa pàtàkì gẹ́gẹ́ bí aṣáájú nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ attosecond laser.

Ọ̀rọ̀ náà "attosecond laser" gba orúkọ rẹ̀ láti àkókò kúkúrú tí ó ń ṣiṣẹ́, pàápàá jùlọ ní ìtòlẹ́sẹẹsẹ attoseconds, tí ó bá ìṣẹ́jú 10^-18 mu. Láti lóye ìjẹ́pàtàkì ìmọ̀-ẹ̀rọ yìí, òye pàtàkì nípa ohun tí attosecond túmọ̀ sí ṣe pàtàkì. Attosecond dúró gẹ́gẹ́ bí ìwọ̀n àkókò ìṣẹ́jú púpọ̀, tí ó jẹ́ bílíọ̀nù kan nínú bílíọ̀nù kan nínú ìṣẹ́jú àáyá kan láàárín àyíká tí ó gbòòrò ti ìṣẹ́jú àáyá kan. Láti fi èyí hàn ní ojú ìwòye, tí a bá fi ìṣẹ́jú àáyá wé òkè gíga kan, attosecond yóò dàbí ìyẹ̀fun iyanrìn kan tí a gbé kalẹ̀ sí ìsàlẹ̀ òkè náà. Nínú àkókò àkókò kúkúrú yìí, ìmọ́lẹ̀ pàápàá kò lè kọjá jìnnà tí ó dọ́gba pẹ̀lú ìwọ̀n átọ́mù kọ̀ọ̀kan. Nípa lílo attosecond lasers, àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ní agbára tí kò tíì ṣẹlẹ̀ rí láti ṣe àyẹ̀wò àti ṣàkóso àwọn agbára ìṣiṣẹ́ onípele-ẹ̀rọ nínú àwọn ètò átọ́mù, tí ó dàbí àtúnṣe fírẹ́mù-sí-fírẹ́mù-sí-fírẹ́mù nínú ìtẹ̀léra sinimá, nípa bẹ́ẹ̀ wọ́n ń wá inú ìbáṣepọ̀ wọn.

Àwọn lésà Attoseconddúró fún ìparí ìwádìí gbígbòòrò àti ìsapá àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì, tí wọ́n ti lo àwọn ìlànà ti àwọn optics tí kì í ṣe linear láti ṣe àwọn lasers tí ó yára jù. Wíwá wọn ti fún wa ní ojú ìwòye tuntun fún àkíyèsí àti ìwádìí àwọn ìlànà ìṣiṣẹ́ tí ń ṣẹlẹ̀ nínú àwọn átọ̀mù, àwọn molecule, àti àwọn electrons pàápàá nínú àwọn ohun èlò líle.

Láti ṣàlàyé ìwà àwọn lésà attosecond àti láti mọrírì àwọn ànímọ́ wọn tí kò báramu ní ìfiwéra pẹ̀lú lésà ìbílẹ̀, ó ṣe pàtàkì láti ṣe àwárí ìpín wọn láàrín “ẹbí lésà.” Ìpínsọ́tọ̀ nípasẹ̀ ìgbì omi fi lésà attosecond sílẹ̀ ní pàtàkì láàrín ìwọ̀n ultraviolet sí àwọn ìgbì X-ray rírọ, èyí tí ó túmọ̀ sí ìwọ̀n ìgbì wọn tí ó kúrú ní ìyàtọ̀ sí lésà ìbílẹ̀. Ní ti àwọn ọ̀nà ìjáde, lésà attosecond wà lábẹ́ ẹ̀ka lésà pulsed, tí a ṣe àfihàn rẹ̀ nípasẹ̀ àkókò ìlù wọn tí ó kúrú gidigidi. Láti fa àfiwé fún ìmọ́lẹ̀, ẹnìkan lè fojú inú wo lésà ìgbì tí ń tẹ̀síwájú gẹ́gẹ́ bí fìtílà tí ń tú ìmọ́lẹ̀ tí ń bá a lọ, nígbà tí lésà pulsed dàbí ìmọ́lẹ̀ strobe, tí ó ń yí padà láàárín àwọn àkókò ìmọ́lẹ̀ àti òkùnkùn. Ní pàtàkì, lésà attosecond ń fi ìwà ìlù hàn láàrín ìmọ́lẹ̀ àti òkùnkùn, síbẹ̀ ìyípadà wọn láàrín àwọn ipò méjèèjì ń ṣẹlẹ̀ ní ìgbìyànjú ìyanu, tí ó dé agbègbè àwọn ìṣẹ́jú-àáyá.

Sísọ diẹ̀ sí i nípa lílo agbára ń fi àwọn lésà sí àwọn brackets agbára kékeré, agbára àárín, àti agbára gíga. Àwọn lésà Attosecond máa ń gba agbára gíga nítorí àkókò ìlù wọn kúkúrú, èyí sì máa ń yọrí sí agbára gíga (P) – tí a túmọ̀ sí agbára agbára fún àkókò ẹyọ kan (P=W/t). Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn pulses laser attosecond kọ̀ọ̀kan lè má ní agbára ńlá (W), ìwọ̀n àkókò kúkúrú wọn (t) máa ń fún wọn ní agbára gíga gíga.

Ní ti àwọn agbègbè ìlò, àwọn lésà gbòòrò sí àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́, ìṣègùn, àti ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì. Àwọn lésà Attosecond ní pàtàkì rí ibi tí wọ́n wà nínú iṣẹ́ ìwádìí sáyẹ́ǹsì, pàápàá jùlọ nínú ìwádìí àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ tó ń yípadà kíákíá láàárín àwọn agbègbè fisiksi àti kemistri, èyí tó ń fúnni ní fèrèsé sí àwọn ìlànà ìyípadà kíákíá ti ayé onímọ̀-ẹ̀rọ.

Ṣíṣe àkójọpọ̀ láti ọwọ́ aláwòrán laser ń ṣe àkójọpọ̀ àwọn laséra gẹ́gẹ́ bí laséra gaasi, laséra solid-state, liquid layer, àti semiconductor laséra. Ìṣẹ̀dá àwọn laséra attosecond sábà máa ń dúró lórí gaasi lesa media, èyí tí ó ń lo àwọn ipa opitika tí kì í ṣe linear láti mú àwọn harmonics tó ga jùlọ jáde.

Ní àkópọ̀, àwọn lésà attosecond jẹ́ ìpele àrà ọ̀tọ̀ ti lésà kukuru-pulse, tí a yà sọ́tọ̀ nípasẹ̀ àkókò ìlù wọn kúkúrú tí ó yàtọ̀, tí a sábà máa ń wọn ní attoseconds. Nítorí náà, wọ́n ti di irinṣẹ́ pàtàkì fún ṣíṣàkíyèsí àti ṣíṣàkóso àwọn ìlànà ìṣiṣẹ́ onípele-ẹ̀rọ tí ó yára jùlọ ti àwọn elekitironi láàrín àwọn átọ̀mù, àwọn molecule, àti àwọn ohun èlò líle.

Ilana ti o gbooro ti Iṣẹ̀dá Lesa Attosecond

Ìmọ̀ ẹ̀rọ laser Attosecond dúró ní iwájú nínú ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì, ó ní àwọn ipò tó lágbára gan-an fún ìran rẹ̀. Láti ṣàlàyé àwọn ìṣòro ìṣẹ̀dá laser attosecond, a bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú àlàyé kúkúrú nípa àwọn ìlànà ìpìlẹ̀ rẹ̀, lẹ́yìn náà àwọn àkàwé tó hàn gbangba tí a rí láti inú ìrírí ojoojúmọ́. Àwọn òǹkàwé tí wọ́n mọ̀ nípa àwọn ìṣòro físíìkì tó báramu kò nílò ìjákulẹ̀, nítorí pé àwọn àkàwé tó tẹ̀lé e ń gbìyànjú láti jẹ́ kí físíìkì ìpìlẹ̀ físíìkì attosecond ṣeé lò.

Ìṣẹ̀dá àwọn lésà attosecond ní pàtàkì sinmi lórí ọ̀nà tí a mọ̀ sí High Harmonic Generation (HHG). Àkọ́kọ́, ìlù lésà femtosecond gíga (10^-15 àáyá) máa ń dojúkọ ohun èlò ibi tí a fẹ́ kí ó wà. Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé àwọn lésà femtosecond, tí ó jọ àwọn lésà attosecond attosecond, ní àwọn ànímọ́ ti níní àkókò ìlù kukuru àti agbára gíga gíga. Lábẹ́ ipa pápá lésà líle, àwọn lésá atoms nínú àwọn átọ̀mù gaasi ni a tú sílẹ̀ fún ìgbà díẹ̀ láti inú àwọn lésá atom wọn, tí wọ́n sì ń wọ inú ipò àwọn lésá atoms ọ̀fẹ́ fún ìgbà díẹ̀. Bí àwọn lésá atoms wọ̀nyí ṣe ń yí padà ní ìdáhùn sí pápá lésá, wọ́n máa ń padà sí àti tún dara pọ̀ mọ́ àwọn lésá atomiki òbí wọn, tí wọ́n sì ń ṣẹ̀dá àwọn ipò agbára gíga tuntun.

Nígbà tí a bá ń ṣe èyí, àwọn elekitironi máa ń rìn ní iyàrá gíga gan-an, nígbà tí a bá sì tún sopọ̀ mọ́ nuclei atomiki, wọ́n máa ń tú agbára afikún jáde ní ìrísí àwọn ìtújáde ìdàpọ̀ gíga, tí yóò sì hàn gẹ́gẹ́ bí àwọn photon alágbára gíga.

Àwọn ìgbà tí àwọn fọ́tòn agbára gíga tuntun yìí bá bẹ̀rẹ̀ ni àwọn ìlọ́po méjì ti ìlọ́po méjì lésà àtilẹ̀wá, tí wọ́n ń ṣe ohun tí a ń pè ní àwọn ìlọ́po méjì gíga, níbi tí "harmonics" ń tọ́ka sí àwọn ìgbà tí ó jẹ́ ìlọ́po méjì àpapọ̀ ti ìlọ́po méjì àkọ́kọ́. Láti dé àwọn lésà attosecond, ó di dandan láti ṣe àlẹ̀mọ́ àti láti dojúkọ àwọn ìlọ́po méjì gíga wọ̀nyí, yíyan àwọn ìlọ́po méjì pàtó àti láti darí wọn sí ojú ìwòye kan. Tí ó bá wù ú, àwọn ọ̀nà ìfúnpọ̀ pulse lè dín àkókò ìlọ́po méjì kù sí i, tí yóò sì mú àwọn ìlọ́po méjì kúrú ní ìpele attosecond. Dájúdájú, ìṣẹ̀dá lésà attosecond jẹ́ ìlànà tí ó lọ́júpọ̀ àti onípele púpọ̀, tí ó ń béèrè fún ìwọ̀n gíga ti agbára ìmọ̀-ẹ̀rọ àti ohun èlò pàtàkì.

Láti ṣàlàyé ìlànà tó díjú yìí, a fúnni ní àpẹẹrẹ àfiwé kan tó dá lórí àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ ojoojúmọ́:

Awọn iṣiṣan lesa Femtosecond giga-Intensity:

Ìwòran pé ó ní catapult alágbára tó lágbára gan-an tó lè ju òkúta lójúkan náà ní iyàrá ńláńlá, tó jọ ipa tí ìró lésà femtosecond tó lágbára ń kó.

Ohun èlò ìfọkànsí gáàsì:

Fojú inú wo omi tó parọ́rọ́ tó dúró fún ohun èlò ìfọ́sí, níbi tí omi kọ̀ọ̀kan dúró fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ átọ̀mù gáàsì. Ìṣe títẹ̀ àwọn òkúta sínú ara omi yìí jọ ipa tí ìfúnpọ̀ lésà femtosecond tó lágbára lórí ohun èlò ìfọ́sí náà.

Ìṣípopo àti Àtúnṣe Ẹ̀rọ Elékítírónù (Ìyípadà ti ara):

Nígbà tí àwọn ìlù lésà femtosecond bá ní ipa lórí àwọn átọ̀mù gaasi nínú ohun èlò ìfọkànsí gaseous, iye àwọn elekitironi òde máa ń yára sí ipò kan níbi tí wọ́n ti ń ya ara wọn kúrò nínú àwọn nuclei atomiki wọn, tí wọ́n sì ń ṣe ipò tí ó jọ plasma. Bí agbára ètò náà ṣe ń dínkù lẹ́yìn náà (níwọ̀n ìgbà tí àwọn ìlù lésà náà ti ń lù, tí ó ní àwọn àkókò ìdádúró), àwọn elekitironi òde wọ̀nyí yóò padà sí àyíká wọn ti nuclei atomiki, wọn yóò sì tú àwọn photon alágbára gíga jáde.

Ìran Harmonic Gíga:

Fojú inú wo ìgbàkígbà tí omi kan bá jábọ́ padà sí ojú adágún náà, ó máa ń ṣẹ̀dá ìró, bíi ti àwọn harmonics gíga nínú àwọn laser attosecond. Àwọn ìró wọ̀nyí ní àwọn ìró àti ìtóbi gíga ju àwọn ìró àtilẹ̀wá tí ìlù laser femtosecond àkọ́kọ́ fà. Nígbà ìlànà HHG, ìró laser alágbára kan, tí ó jọ ti jíjí òkúta nígbà gbogbo, máa ń tan ìmọ́lẹ̀ sí ibi tí a fẹ́ gbé gáàsì sí, tí ó jọ ojú adágún náà. Ilẹ̀ laser líle yìí máa ń gbé àwọn elekitironi sínú gáàsì náà, tí ó jọ ìró, kúrò lọ́dọ̀ àwọn átọ̀mù òbí wọn, lẹ́yìn náà ó máa ń fà wọ́n padà. Nígbàkígbà tí elekitironi kan bá padà sí átọ̀mù, ó máa ń tú ìró laser tuntun jáde pẹ̀lú ìró tí ó ga jù, tí ó jọ àwọn àpẹẹrẹ ìró tí ó díjú jù.

Àlẹ̀mọ́ àti Ìfojúsùn:

Pípa gbogbo àwọn ìtànṣán lésà tuntun wọ̀nyí pọ̀ máa ń mú onírúurú àwọ̀ jáde (ìgbàgbọ́ tàbí ìgbì omi), èyí tí díẹ̀ lára ​​wọn ló para pọ̀ di lésà attosecond. Láti ya àwọn ìwọ̀n àti ìgbàgbọ́ pàtó sọ́tọ̀, o lè lo àlẹ̀mọ́ pàtàkì kan, tó jọ yíyan àwọn ìgbì omi tí o fẹ́, kí o sì lo gíláàsì gíga láti fi wọ́n sí agbègbè pàtó kan.

Ìfúnpọ̀ Pulse (tí ó bá pọndandan):

Tí o bá fẹ́ láti tan àwọn ripples ká kíákíá àti kíákíá, o lè mú kí ìtànkálẹ̀ wọn yára nípa lílo ẹ̀rọ pàtàkì kan, kí o sì dín àkókò tí ripple kọ̀ọ̀kan yóò fi pẹ́ kù. Ìṣẹ̀dá àwọn laser attosecond ní í ṣe pẹ̀lú ìbáṣepọ̀ tó díjú ti àwọn iṣẹ́. Ṣùgbọ́n, nígbà tí a bá fọ́ wọn tí a sì fojú inú wò wọ́n, ó máa ń yéni sí i.