Ο συντομότερος παλμός λέιζερ που διαρκεί μόλις 67 attoseconds

Η αναζήτηση για τη συντομότερη παλμός είναι
σε εξέλιξη από την εφεύρεση του λέιζερ 

Ερευνητές στις ΗΠΑ παρήγαγαν τους μικρότερους όσο ποτέ άλλοτε παλμούς λέιζερ: μόλις 67 δισεκατομμυριοστά του ενός δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου.

Το κατόρθωμα ξεπερνά το προηγούμενο ρεκόρ των 80 attoseconds, του 2008.
Όπως μια φωτογραφική μηχανή με ένα διαρκώς μικρότερης διάρκειας φλας, αυτοί οι παλμοί των  67-αττοδευτερολέπτων θα επιτρέψουν στους ερευνητές να εξετάσουν πολύ ταχύτερες φυσικές διεργασίες.

Η ομάδα που είναι πίσω από αυτό το λέιζερ, έχει επίσης αναπτύξει ένα νέο ανιχνευτή για να τους συλλάβει - σαν μια φωτογραφική μηχανή με ίδια ταχύτητα κλείστρου.

Η αναζήτηση για το συντομότερο παλμό λέιζερ έχει ξεκινήσει από την πρώτη επίδειξη του λέιζερ το 1960. Το πρώτο λέιζερ δημιουργήθηκε με  παλμούς περίπου ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου.

Τα τελευταία χρόνια στον τομέα των λέιζερ "femtosecond" - που παράγουν παλμούς που διαρκούν μόλις εκατομμυριοστά του ενός δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου - έχουν κατασκευαστεί ευρέως διαδεδομένα εργαλεία έρευνας.

Αυτές επέτρεψαν στους ερευνητές να εξετάσουν γρήγορα τις διαδικασίες, όπως το σπάσιμο των χημικών δεσμών, με τη μελέτη του οποίου κέρδισε ο Ahmed Zewail το 1990 το βραβείο Νόμπελ στη χημεία.

Αλλά ακόμη και σε αυτές τις σύντομες χρονικές κλίμακες, ορισμένα από τα μυστικά του μικροσκοπικού κόσμου παραμένουν κρυφά, και μόνο με την κίνηση στην επιστήμη των αττοδευτερολέπτων οι ερευνητές μπορούν να εξετάζουν, για παράδειγμα, την ίδια τη κίνηση των υποατομικών σωματιδίων μέσα στα άτομα ή στον μυστηριώδη κόσμο της κβαντικής μηχανικής.

Έτσι ο Zenghu Chang, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλόριντα (UCF) στις ΗΠΑ, έχει καταρρίψει τώρα το ρεκόρ που αναφέρθηκε στο περιοδικό Science το 2008, με μια τεχνική βελτίωσης  κατά την οποία μπόρεσε να παράγει σύντομους παλμούς ακόμα μικρότερου μεγέθους όταν εκτοξεύτηκαν σε μια εστιασμένη δέσμη αδρανούς αερίου.

Οι παλμοί που προκύπτουν, ακόμη περισσότερο από ό, τι ένα femtosecond, περιλαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα χρωμάτων σε μια περιοχή του φάσματος που είναι γνωστή ως ακραία υπεριώδη ακτινοβολία, με μήκη κύματος πολύ μικρότερα από εκείνα που μπορούμε να δούμε: περίπου 10-20 δισεκατομμυριοστού του μέτρου.

  Η "Επιστήμη αττοδευτερολέπτων" θα μας επιτρέψει
να παρακολουθήσουμε τα ηλεκτρόνια να κινούνται
στις τροχιές τους σε πραγματικό χρόνο.

Αλλά για να επιτύχει τον παλμό με παγκόσμιο ρεκόρ μήκους, η ομάδα πέρασε παλμούς μέσα από ένα λεπτό κομμάτι φύλλου ψευδαργύρου, το οποίο ενεργεί για να επιβραδύνει ορισμένα τμήματα του παλμού σε σχέση με άλλα - το αποτέλεσμα είναι ότι όλα τα χρώματα μέσα τους παλμούς συμπιέστηκαν σε βραχύτερο χρονικό διάστημα.

Όπως έχει γίνει σύνηθες στον τομέα της "υπερταχείας οπτικής", η ομάδα έχει καταλήξει σε ακρωνύμιο με όνομα ζώου για να περιγράψει αυτή την προσέγγιση: Σκύλος, για διπλή οπτική βολή. (Άλλες καθιερωμένες προσεγγίσεις περιλαμβάνουν ακρονύμια Frog, Spider, και Grenouille - γαλλικά βάτραχος).

"Η επιτυχία του Δρ Τσανγκ στη λήψη ολοένα και μικρότερων παλμών φωτός βοηθά να ανοίξει μια νέα πόρτα σε ένα προηγουμένως κρυμμένο κόσμο, όπου μπορούμε να παρακολουθήσουμε τα ηλεκτρόνια να κινούνται γύρω από άτομα και μόρια, και να  παρακολουθήσουμε χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα", δήλωσε ο φυσικός Michael Johnson, πρύτανης του College του UCF Επιστημών.
"Είναι εκπληκτικό να φανταστεί κανείς ότι μπορεί τώρα να είναι σε θέση να παρακολουθήσει διαδικασίες της κβαντομηχανικής".

Πηγή, BBC News, Science & Environment

Απόδοση στα ελληνικά, Δημήτρης Γιάκας