Физики сфотографировали отдельный лазерный импульс

Группе исследователей из Института квантовой оптики Макса Планка (Германия) удалось получить изображение лазерного импульса длительностью всего 2,5 фемтосекунды (одна миллионная одной миллиардной секунды). Работа исследователей опубликована в журнале Science. Для того, чтобы "подсветить" свет, ученые использовали электронные вспышки длительностью 80 аттосекунд (одна аттосекунда равна 0,001 фемтосекунды), самые короткие из когда-либо получаемых.

Через луч лазера пропускались пучки электронов. Энергия пучка до попадания в луч была известна, энергия на выходе измерялась. По этим данным при помощи компьютера строилось изображение. Основная трудность заключалась в том, что, если использовать недостаточно короткие пучки, то при проходе через луч лазера они будут слишком сильно взаимодействовать с самим лучом, внося в данные значительные погрешности.

Для решения этой проблемы физики использовали электронные вспышки длительностью 80 аттосекунд. Эти вспышки были результатом облучения неона лазерными импульсами (длительностью 2,5 фемтосекунды). Перед попаданием в газ лазер отражали от диэлектрического зеркала. Это многослойные конструкции, устроенные таким образом, что фотоны в начале импульса проходят большее расстояние, чем фотоны в конце. В обычной ситуации фотоны в начале импульса достигают цели раньше, поскольку вылетают из источника раньше. Однако после прохождения зеркала, все фотоны импульса достигали атомов неона почти одновременно. Одновременность являлась причиной того, что электроны, испускаемые атомами неона под воздействием фотонов, формировали столь компактные пучки.

Предыдущий рекорд по длительности электронных вспышек был установлен в 2007 году и составлял 130 аттосекунд. Ученые надеются, что, используя разработанную ими технологию, можно добиться длительности электронных пучков в 24 аттосекунды.