Физики из Университета Констанца установили мировой рекорд, сгенерировав один из самых коротких сигналов, когда-либо созданных человеком. Максим Царев, Иоганнес Турнер и Петер Баум разработали новую экспериментальную установку, которая позволяет получать электронные импульсы продолжительностью в аттосекунды – квинтиллионные доли секунды. Это открывает новые перспективы в исследовании сверхбыстрых процессов.
Ученые использовали пары фемтосекундных световых вспышек от лазера. Метод позволяет зафиксировать процессы на уровне, который был бы недостижим при использовании только световых волн. Работа опубликована в журнале Nature Physics .
Углы падения и частоты световых волн настроили так, чтобы они синхронизировались с движущимися в вакууме частицами. Интересно, что обычно в вакууме плоские электромагнитные волны не провоцируют постоянные изменения скорости электронов. Причина – закон сохранения энергии и импульса.
Однако в этом эксперименте сработал эффект Капица-Дирека: при наличии двух фотонов в волне, движущейся медленнее скорости света, это ограничение можно преодолеть. В эксперименте исследователи применили пондеромоторную силу, которая направляла электроны к точкам с минимальной амплитудой.
Пондеромоторная сила – средняя сила, действующая на частицу в поле переменного электромагнитного поля.
Продолжительность полученных сигналов составила около пяти аттосекунд. “Вместо равномерного движения в исходных сигналах мы наблюдаем широкий разброс скоростей. Это происходит из-за того, что некоторые электроны сильно замедляются или ускоряются в процессе создания коротких импульсов”. – пояснил физик Иоганнес Турнер.
Профессор Петер Баум считает, что хотя разработка находится на начальной стадии, она имеет огромный потенциал: “Двухфотонная компрессия позволяет нам работать в иных временных рамках и, возможно, даже изучать ядерные реакции”.