Цивилизация
Международная группа ученых при участии физиков из МГУ имени М.В. Ломоносова впервые в мире смогла доказать, что возможно контролировать квантовые процессы с точностью до нескольких аттосекунд — одной миллиардной доли миллиардной доли секунды. Исследование было опубликовано в последнем номере журнала Nature Photonics.
Химические, физические и биологические процессы протекают чрезвычайно быстро, связи между атомами рвутся и образуются за время, исчисляемое фемтосекундами (миллионная доля миллиардной доли секунды). Однако если время движения атомов в молекуле характеризуется фемтосекундами, то электронная динамика, которая и определяет химические связи, протекает в тысячу раз быстрее — за промежутки времени, исчисляемые десятками и сотнями аттосекунд.
Для исследования таких процессов нужны рентгеновские лазеры на свободных электронах. Они генерируют излучение с уникальной комбинацией свойств. В своем эксперименте физики облучали атом неона импульсами излучения лазера на свободных электронах не одной частоты, а сразу двух— гармониками с длинами волн в 63,0 и 31,5 нм, а затем наблюдали за направлением вылета фотоэлектронов из атома.
Меняя временную задержку между гармониками, ученые следили за динамикой этого процесса, измеряя изменения формы угловых распределений фотоэлектронов. В результате по косвенным признакам им удалось отследить, что электроны вылетали из атома с интервалом в три аттосекунды.
«В этой работе нам впервые удалось реализовать схему, которая позволяет определять относительные фазы двух гармоник лазера на свободных электронах, — комментирует один из авторов работы Елена Грызлова, старший научный сотрудник отдела электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В.Ломоносова. — Для подавления или, наоборот, выделения дополнительных частот создано множество методов, но все они неприменимы в высокочастотных диапазонах вакуумного ультрафиолета и рентгена, так как здесь нет обычных для лазеров зеркал или поляризаторов. Однако главный вывод, следующий из этого эксперимента, наверное, заключается в том, что это вообще в принципе возможно — контролировать квантовые процессы с точностью до нескольких аттосекунд».
Ученые уже подали заявку для проведения на FERMI аналогичного эксперимента с более сложными, чем атом неона, системами — с молекулами. Они предполагают изучать сложные явления, имеющие отношение к каталитическим процессам и атмосферной химии.
