Ing woro-woro penting ing wayah sore tanggal 3 Oktober 2023, Bebungah Nobel Fisika kanggo taun 2023 diumumake, ngerteni kontribusi pinunjul saka telung ilmuwan sing duwe peran penting minangka pionir ing bidang teknologi laser attosecond.

Istilah "laser attosecond" asale saka jenenge saka skala wektu sing luar biasa singkat sing dioperasikake, khusus ing urutan attoseconds, cocog karo 10^-18 detik. Kanggo ngerteni pentinge teknologi iki, pangerten dhasar babagan artine attosecond sing paling penting. Attosecond minangka unit wektu sing luwih saka menit, sing dadi siji milyar saka milyar detik ing konteks sing luwih amba saka siji detik. Kanggo nggawe perspektif iki, yen kita ngibaratake detik karo gunung sing dhuwur banget, attosecond bakal padha karo sebutir pasir sing ana ing dhasar gunung. Ing interval temporal fleeting iki, sanajan cahya meh ora bisa ngliwati jarak sing padha karo ukuran atom individu. Liwat pemanfaatan laser attosecond, para ilmuwan entuk kemampuan sing durung tau ana sadurunge kanggo nliti lan ngapusi dinamika elektron sing rumit ing struktur atom, padha karo muter maneh gerakan alon pigura-by-frame ing urutan sinematik, saéngga nyinaoni interaksi kasebut.

Laser Attosecondmakili puncak riset ekstensif lan usaha gabungan dening para ilmuwan, sing wis nggunakake prinsip optik nonlinear kanggo nggawe laser ultrafast. Tekane wis menehi kita titik pandang inovatif kanggo pengamatan lan eksplorasi proses dinamis sing dumadi ing atom, molekul, lan malah elektron ing bahan padhet.

Kanggo njlentrehake sifat laser attosecond lan ngormati atribut sing ora konvensional dibandhingake karo laser konvensional, penting kanggo njelajah kategorisasi ing "kulawarga laser" sing luwih jembar. Klasifikasi miturut dawa gelombang nempatake laser attosecond utamane ing jangkoan ultraviolet nganti frekuensi sinar-X alus, sing nuduhake dawane gelombang sing luwih cendhek tinimbang karo laser konvensional. Ing babagan mode output, laser attosecond kalebu ing kategori laser pulsed, ditondoi kanthi durasi pulsa sing cendhak banget. Kanggo nggambar analogi kanggo kajelasan, siji bisa mbayangno laser gelombang terus-terusan minangka padha karo senter sing ngetokake sinar cahya sing terus-terusan, dene laser pulsed meh padha karo lampu strobo, kanthi cepet gantian antarane periode katerangan lan peteng. Intine, laser attosecond nuduhake prilaku pulsating ing katerangan lan pepeteng, nanging transisi ing antarane rong negara kasebut kedadeyan kanthi frekuensi sing nggumunake, tekan ing alam attoseconds.

Kategorisasi luwih lanjut miturut kekuwatan ndadekake laser dadi kurungan daya rendah, daya medium, lan daya dhuwur. Laser attosecond entuk daya puncak sing dhuwur amarga durasi pulsa sing cendhak banget, nyebabake daya puncak sing diucapake (P) - ditetepake minangka intensitas energi saben unit wektu (P = W / t). Sanajan pulsa laser attosecond individu ora nduweni energi sing luar biasa gedhe (W), sing disingkat temporal ombone (t) menehi daya puncak sing luwih dhuwur.

Ing babagan domain aplikasi, laser nyakup spektrum sing nyakup aplikasi industri, medis, lan ilmiah. Laser Attosecond utamane nemokake ceruk ing wilayah riset ilmiah, utamane ing eksplorasi fenomena sing berkembang kanthi cepet ing domain fisika lan kimia, menehi jendela menyang proses dinamis sing cepet ing donya mikrokosmik.

Kategorisasi miturut medium laser nggambarake laser minangka laser gas, laser solid-state, laser cair, lan laser semikonduktor. Generasi laser attosecond biasane gumantung ing media laser gas, nggunakake efek optik nonlinear kanggo ngasilake harmonik urutan dhuwur.

Ing ringkesan, laser attosecond minangka kelas unik saka laser pulsa cendhak, dibedakake kanthi durasi pulsa sing luar biasa singkat, biasane diukur ing attoseconds. Akibaté, padha wis dadi alat indispensable kanggo mirsani lan ngontrol proses dinamis ultrafast elektron ing atom, molekul, lan bahan padhet.

Proses Njlimet Generasi Laser Attosecond

Teknologi laser Attosecond ngadeg ing ngarep inovasi ilmiah, ngegungake kahanan sing angel banget kanggo generasi. Kanggo njlentrehake seluk-beluk generasi laser attosecond, kita miwiti kanthi eksposisi ringkes babagan prinsip dhasar, diikuti metafora sing jelas sing asale saka pengalaman saben dina. Para pamaca sing ora ngerti babagan seluk-beluk fisika sing relevan ora perlu kentekan niat, amarga metafora kasebut ngarahake supaya fisika dhasar saka laser attosecond bisa diakses.

Proses generasi laser attosecond utamané gumantung ing technique dikenal minangka High Harmonic Generation (HHG). Kaping pisanan, sinar laser femtosecond (10^-15 detik) kanthi intensitas dhuwur difokusake menyang materi target gas. Wigati dicathet yen laser femtosecond, mirip karo laser attosecond, nuduhake karakteristik sing nduweni durasi pulsa sing cendhak lan daya puncak sing dhuwur. Ing pangaruh medan laser sing kuat, elektron ing atom gas dibebasake saka inti atom, kanthi transiently mlebu negara elektron bebas. Nalika elektron iki oscillate kanggo nanggepi lapangan laser, padha pungkasanipun bali menyang lan recombine karo inti atom induk, nggawe negara dhuwur-energi anyar.

Sajrone proses iki, elektron obah kanthi kecepatan sing dhuwur banget, lan nalika rekombinasi karo inti atom, padha ngeculake energi tambahan ing wangun emisi harmonik dhuwur, sing diwujudake minangka foton energi dhuwur.

Frekuensi foton energi dhuwur sing mentas diasilake iki minangka kelipatan integer saka frekuensi laser asli, mbentuk apa sing diarani harmonik urutan dhuwur, ing ngendi "harmonik" nuduhake frekuensi sing dadi kelipatan integral saka frekuensi asli. Kanggo nggayuh laser attosecond, dadi perlu kanggo nyaring lan fokus harmonics urutan dhuwur iki, milih harmonics tartamtu lan musataken menyang titik fokus. Yen dikarepake, teknik kompresi pulsa bisa luwih nyepetake durasi pulsa, ngasilake pulsa ultra-short ing kisaran attosecond. Temenan, generasi laser attosecond minangka proses sing canggih lan multifaceted, nuntut tingkat kecakapan teknis lan peralatan khusus sing dhuwur.

Kanggo demystify proses rumit iki, kita nawakake paralel metaforis adhedhasar skenario saben dinten:

Denyut Laser Femtosecond Intensitas Tinggi:

Mbayangno sing duwe catapult sing kuat banget sing bisa nguncalake watu kanthi cepet kanthi kecepatan sing luar biasa, padha karo peran sing dimainake dening pulsa laser femtosecond intensitas dhuwur.

Bahan Sasaran Gas:

Bayangake awak banyu sing tenang sing nglambangake materi target gas, ing ngendi saben tetesan banyu nggambarake akeh atom gas. Tumindak nyurung watu menyang awak banyu iki kanthi analog nggambarake pengaruh pulsa laser femtosecond intensitas dhuwur ing materi target gas.

Gerak Elektron lan Rekombinasi (Transisi Fisik):

Nalika pulsa laser femtosecond impact atom gas ing materi target gas, nomer pinunjul saka elektron njaba momentarily bungah kanggo negara ngendi padha pisah saka inti atom pamilike, mbentuk negara plasma-kaya. Nalika ènergi sistem banjur suda (amarga pulsa laser iku sipaté pulsed, kanthi interval penghentian), èlèktron njaba iki bali menyang sacedhake inti atom, ngetokaké foton ènergi dhuwur.

Generasi Harmonik Tinggi:

Mbayangno saben tetesan banyu tiba maneh ing lumahing tlaga, nggawe ripples, kaya harmonik dhuwur ing laser attosecond. Ripples iki duwe frekuensi lan amplitudo sing luwih dhuwur tinimbang ripples asli sing disebabake dening pulsa laser femtosecond primer. Sajrone proses HHG, sinar laser sing kuat, mirip karo watu sing terus-terusan, madhangi target gas, meh padha karo permukaan tlaga. Medan laser sing kuat iki nyurung elektron ing gas, padha karo ripples, adoh saka atom induke lan banjur ditarik maneh. Saben elektron bali menyang atom, sinar laser anyar kanthi frekuensi sing luwih dhuwur, padha karo pola riak sing luwih rumit.

Filtering lan Fokus:

Nggabungake kabeh sinar laser sing mentas digawe iki ngasilake spektrum warna (frekuensi utawa dawane gelombang), sawetara sing dadi laser attosecond. Kanggo ngisolasi ukuran lan frekuensi ripple tartamtu, sampeyan bisa nggunakake saringan khusus, padha karo milih ripples sing dikarepake, lan nggunakake kaca pembesar kanggo fokus menyang area tartamtu.

Kompresi Pulse (yen perlu):

Yen sampeyan ngarahake nyebarake ripple luwih cepet lan luwih cendhek, sampeyan bisa nyepetake panyebaran kasebut kanthi nggunakake piranti khusus, nyuda wektu saben ripple. Generasi laser attosecond kalebu proses interaksi kompleks. Nanging, nalika dipecah lan digambarake, dadi luwih bisa dingerteni.