2、世界上最短的脈沖光
無(wú)論你如何凝視它，你終將無(wú)法看到它的存在。今年6月份，研究人員找到了建立迄今世界上最短暫脈沖光的方法，所建立的脈沖光只能持續(xù)80阿秒（1阿秒為10的-18次方秒，飛秒的千分之一）長(zhǎng)。在此之前，由于激光脈沖太短，而無(wú)法捕捉到該激光脈沖的圖像。
負(fù)責(zé)該項(xiàng)研究的是德國(guó)馬普量子光學(xué)研究所的埃利弗舍瑞奧斯－古爾利馬基斯（Eleftherios Goulielmakis）和他的研究同事。他們制造光脈沖的方法是將相對(duì)更長(zhǎng)（實(shí)際上也很短，只有2.5飛秒）的激發(fā)脈沖射向氖氣云，受激的氖原子會(huì)以極紫外光（EUV）短脈沖的形式釋放出能量。
需要指出的是，激發(fā)脈沖只包含一兩個(gè)光波振動(dòng)，因此其中蘊(yùn)藏著緊密的能量沖擊。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，研究人員利用了一種名為“啁啾反射鏡”（chirped mirror）的裝置，這種多層鏡能夠優(yōu)化色散補(bǔ)償，使處于脈沖前端的光子比較慢的后方光子傳播更遠(yuǎn)的距離，這使“反射標(biāo)記”有時(shí)間追上，從而創(chuàng)造出緊密的光子“包裹”，幾乎在同一時(shí)間擊中氖原子。
為了確證源自氖原子的閃光到底有多短，古爾利馬基斯等人將它們作為激發(fā)光，引入第二團(tuán)氖氣云。受激氖原子釋放的電子被用作“閃光槍”（flashgun），照亮了一些初始的2.5飛秒激發(fā)脈沖。他解釋說(shuō)：“只有以（比2.5飛秒）更短的時(shí)間取樣，才能讓它們變得可見(jiàn)?！?/p>
通過(guò)紀(jì)錄穿過(guò)脈沖的電子能量，研究人員得到了初始激光束的側(cè)面圖（如圖），這有些類似于徑賽中的終點(diǎn)攝影圖像（photo-finish image）。利用電腦進(jìn)行圖像分析的結(jié)果表明，激發(fā)這些電子的新創(chuàng)造光脈沖持續(xù)時(shí)間僅有80阿秒，這是迄今為止的最短紀(jì)錄。此前的記錄為2007年創(chuàng)造的130阿秒。英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院的喬納森－馬拉古斯（Jonathan Marangos）表示，“從130到80是重要的一大步，”新的研究成果可以讓科學(xué)家對(duì)較大原子的電子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行成像，而“任何對(duì)微觀世界更好的理解都將對(duì)整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生影響。”
古爾利馬基斯未來(lái)的打算是創(chuàng)造24阿秒的光脈沖，這是原子單位的時(shí)間（氫原子電子從軌道一端到另一端的時(shí)間）。而馬拉古斯則認(rèn)為，更短的仄秒（zeptosecond，千分之一阿秒）也是有可能實(shí)現(xiàn)的，它將能夠成像原子核內(nèi)部粒子比如質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)。
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