Премію з фізики отримають П’єр Агостіні, Ференс Краус і Анн Л’Юльє (Pierre Agostini, Ferenc Krausz and Anne L’Huillier) за експериментальні методи, які генерують аттосекундні імпульси світла для вивчення динаміки електронів в речовині.
Науково-популярне пояснення від Нобелівського комітету тут, менш популярне тут.
Аттосекунда – 1*10-18 секунди. Довжина настільки ж менша секунди, наскульки секунда менша часу існування Всесвіту після великого вибуху.
Тобто ці спалахи світла коротші, ніж якийсь час вважали фізично можливим. Пояснити зовсім на пальцях неможливо, бо квантова фізика не дуже пояснюється на пальцях. Але для вау-еффекту спочатку згадайте, що електрони розмазані по орбіталям цікавої форми, і зафіксувати точне положення електрону неможливо. А потім уявіть, що зробили спалах для фотоапарату, (але ще не фотоаппарат), яким можна освітити один електрон на орбіталі. Майже як в анекдоті про маму з дуже швидким хлопчиком, якого на фотографіях вважали двома блюзнюками.
Аттосекудні технології дають можливість досліджувати поведінку електронів в біохімії, фізичній хімії, фізиці конденсійних середовищ. Наприклад, подивитись на різницю реакцій електронів з 4f орбіталі і з мандрівною валентністю. В тому числі щоб зрозуміти на рівні електронів, протонів, нейтронів, як відбуваються хімічні реакції.
Це приголомшливо, навіть якщо через аналогії здається чимось нормальним і звичайним. З точки зору шкільної фізики так само не може існувати, як уявні числа в старшій школі чи від’ємні в молодшій.
Як зробили надкороткі спалахи?
Коротко – світили лазером в благородні гази, вивчали особливості багатозарядних йонів, помітили особливість. Стали експериментувати далі.
Чому так стається?
Якщо неймовірно спростити, через те, що у хвилі можуть бути різні гармоніки, наприклад, як в струни гітари
В диференційних рівняннях це очевидно, але я ще не готова пояснювати диференційні рівняння.
Електрон, коли отримує додаткову енергію від фотона, потім випускає енергію. З тунелюванням електрона й іншими красивими квантовими звичками, бо електрон живе в квантовій реальності. Приблизно ось так:
де рожеві криві – енергія в кількох гармоніках, яку виділив електрон.
Гармоніки складаються, утвоюють великі горбики (ненавиджу себе за це слово, але всі інші терміни математичні), які виявляються отими аттосекундними спалахами. Десь приблизно так, як на картинці:
Пояснення страждає на всі ноги, але для нормального треба багато математики і повний курс квантової фізики.
Про квантову фізику можна почитати тут, якщо ви зацікавились:
Всі картинки з сайту Нобелівської премії. Вони дуже старались пояснити складне просто.
Add Comment