Sa usa ka importanteng pahibalo sa gabii sa Oktubre 3, 2023, ang Nobel Prize sa Physics alang sa tuig 2023 gipahibalo, nga nag-ila sa talagsaong mga kontribusyon sa tulo ka mga siyentista nga adunay hinungdanong papel isip mga pioneer sa natad sa teknolohiya sa attosecond laser.

Ang terminong "attosecond laser" naggikan sa mubo kaayong timescale nga gigamit niini, ilabi na sa han-ay sa mga attosecond, nga katumbas sa 10^-18 segundos. Aron masabtan ang lawom nga kamahinungdanon niini nga teknolohiya, ang sukaranan nga pagsabot sa gipasabot sa usa ka attosecond importante kaayo. Ang attosecond nagbarog isip usa ka minuto kaayo nga yunit sa oras, nga naglangkob sa usa ka bilyon sa usa ka bilyon sa usa ka segundo sulod sa mas lapad nga konteksto sa usa ka segundo. Aron ibutang kini sa perspektibo, kon atong itandi ang usa ka segundo sa usa ka habog nga bukid, ang usa ka attosecond mahisama sa usa ka lugas sa balas nga nahimutang sa punoan sa bukid. Niining mubo nga temporal nga interval, bisan ang kahayag halos dili makatabok sa gilay-on nga katumbas sa gidak-on sa usa ka indibidwal nga atomo. Pinaagi sa paggamit sa mga attosecond laser, ang mga siyentista nakakuha sa wala pa sukad nga kapabilidad sa pagsusi ug pagmaniobra sa komplikado nga dinamika sa mga electron sulod sa mga istruktura sa atomo, susama sa usa ka frame-by-frame slow-motion replay sa usa ka cinematic sequence, sa ingon nagsusi sa ilang interplay.

Mga laser nga attosecondnagrepresentar sa kinapungkayan sa halapad nga panukiduki ug hiniusa nga mga paningkamot sa mga siyentista, kinsa migamit sa mga prinsipyo sa nonlinear optics aron makahimo og ultrafast lasers. Ang ilang pag-abot naghatag kanato og usa ka bag-ong punto alang sa obserbasyon ug eksplorasyon sa dinamikong mga proseso nga nahitabo sulod sa mga atomo, molekula, ug bisan mga electron sa solidong mga materyales.

Aron mas masabtan ang kinaiya sa mga attosecond laser ug masabtan ang ilang dili tradisyonal nga mga hiyas kon itandi sa naandan nga mga laser, importante nga susihon ang ilang pagkategorya sulod sa mas lapad nga "pamilya sa laser." Ang klasipikasyon pinaagi sa wavelength nagbutang sa mga attosecond laser nga kasagaran anaa sa range sa ultraviolet ngadto sa humok nga X-ray frequencies, nga nagpasabot sa ilang mas mubo nga wavelength kon itandi sa naandan nga mga laser. Sa mga output mode, ang mga attosecond laser nahisakop sa kategorya sa mga pulsed laser, nga gihulagway sa ilang mubo kaayo nga pulse duration. Aron makahimo og analohiya alang sa katin-awan, mahanduraw sa usa ang mga continuous-wave laser nga susama sa usa ka flashlight nga nagpabuga og padayon nga silaw sa kahayag, samtang ang mga pulsed laser nahisama sa usa ka strobe light, nga paspas nga nagpuli-puli tali sa mga panahon sa kahayag ug kangitngit. Sa esensya, ang mga attosecond laser nagpakita og pulsating behavior sulod sa kahayag ug kangitngit, apan ang ilang transisyon tali sa duha ka estado nahitabo sa usa ka katingalahang frequency, nga nakaabot sa gingharian sa mga attosecond.

Ang dugang nga pagkategorya pinaagi sa gahum nagbutang sa mga laser ngadto sa mga bracket nga low-power, medium-power, ug high-power. Ang mga attosecond laser nakab-ot ang taas nga peak power tungod sa ilang mubo kaayo nga pulse duration, nga miresulta sa usa ka klaro nga peak power (P) - nga gihubit isip intensity sa enerhiya kada unit time (P=W/t). Bisan tuod ang indibidwal nga attosecond laser pulses mahimong walay talagsaon nga dako nga enerhiya (W), ang ilang mubo nga temporal extent (t) naghatag kanila og taas nga peak power.

Kon bahin sa mga sakup sa aplikasyon, ang mga laser naglangkob sa usa ka spectrum nga naglangkob sa mga aplikasyon sa industriya, medikal, ug siyentipiko. Ang mga attosecond laser panguna nga nakakaplag sa ilang niche sulod sa sakup sa siyentipikong panukiduki, labi na sa pagsuhid sa paspas nga nagbag-o nga mga panghitabo sulod sa mga sakup sa pisika ug kemistri, nga nagtanyag usa ka bintana sa paspas nga dinamikong proseso sa microcosmic nga kalibutan.

Ang pagkategorya pinaagi sa laser medium naglatid sa mga laser isip gas laser, solid-state laser, liquid laser, ug semiconductor laser. Ang pagmugna sa attosecond lasers kasagarang nagdepende sa gas laser media, nga naggamit sa nonlinear optical effects aron makahimo og high-order harmonics.

Sa kinatibuk-an, ang mga attosecond laser naglangkob sa usa ka talagsaon nga klase sa mga short-pulse laser, nga mailhan pinaagi sa ilang mubo kaayo nga pulse duration, nga kasagaran gisukod sa attoseconds. Tungod niini, kini nahimong kinahanglanon nga mga himan alang sa pag-obserbar ug pagkontrol sa ultrafast dynamic nga mga proseso sa mga electron sulod sa mga atomo, molekula, ug solidong mga materyales.

Ang Detalyado nga Proseso sa Pagmugna og Attosecond Laser

Ang teknolohiya sa attosecond laser nagbarog sa unahan sa siyentipikong inobasyon, nga adunay makapainteres nga estrikto nga hugpong sa mga kondisyon alang sa pagmugna niini. Aron mapatin-aw ang mga kakuti sa pagmugna og attosecond laser, magsugod kita sa usa ka mubo nga pagpasabot sa mga nagpahiping prinsipyo niini, gisundan sa tin-aw nga mga metapora nga nakuha gikan sa adlaw-adlaw nga mga kasinatian. Ang mga magbabasa nga wala masayod sa mga kakuti sa may kalabutan nga pisika dili kinahanglan nga mawad-an og paglaum, tungod kay ang mosunod nga mga metapora nagtumong sa paghimo sa sukaranang pisika sa mga attosecond laser nga dali masabtan.

Ang proseso sa pagmugna og mga attosecond laser nagsalig sa teknik nga nailhan nga High Harmonic Generation (HHG). Una, ang usa ka sinag sa high-intensity femtosecond (10^-15 segundos) nga mga pulso sa laser hugot nga naka-focus sa usa ka gaseous target nga materyal. Angayan nga matikdan nga ang mga femtosecond laser, susama sa mga attosecond laser, adunay mga kinaiya nga adunay mubo nga gidugayon sa pulso ug taas nga peak power. Ubos sa impluwensya sa grabe nga laser field, ang mga electron sulod sa mga atomo sa gas temporaryo nga gipagawas gikan sa ilang atomic nuclei, temporaryo nga mosulod sa usa ka estado sa libre nga mga electron. Samtang kini nga mga electron mo-oscillate agig tubag sa laser field, sa kadugayan mobalik sila ug maghiusa pag-usab sa ilang ginikanan nga atomic nuclei, nga magmugna og bag-ong mga estado sa high-energy.

Atol niini nga proseso, ang mga electron molihok sa hilabihan ka taas nga tulin, ug sa pag-recombine niini sa atomic nuclei, mopagawas kini og dugang nga enerhiya sa porma sa taas nga harmonic emissions, nga makita isip high-energy photons.

Ang mga frequency niining bag-ong namugna nga high-energy photons mga integer multiples sa orihinal nga laser frequency, nga nagporma sa gitawag nga high-order harmonics, diin ang "harmonics" nagpasabot sa mga frequency nga integral multiples sa orihinal nga frequency. Aron makab-ot ang attosecond lasers, gikinahanglan nga i-filter ug i-focus kini nga mga high-order harmonics, pagpili sa piho nga mga harmonics ug pag-concentrate niini ngadto sa usa ka focal point. Kung gusto, ang mga teknik sa pulse compression mahimong makapamubo pa sa pulse duration, nga moresulta sa ultra-short pulses sa attosecond range. Klaro nga ang pagmugna og attosecond lasers naglangkob sa usa ka sopistikado ug multifaceted nga proseso, nga nanginahanglan og taas nga lebel sa teknikal nga kahanas ug espesyal nga kagamitan.

Aron masabtan kining komplikado nga proseso, nagtanyag kami og usa ka metaporikal nga pagkaparehas nga gibase sa adlaw-adlaw nga mga senaryo:

Mga Pulse sa Laser nga Femtosecond nga Taas ang Intensity:

Handurawa nga adunay usa ka kusgan kaayong tirador nga makahimo sa paglabay dayon og mga bato sa hilabihan ka kusog nga gikusgon, susama sa papel nga gidula sa high-intensity femtosecond laser pulses.

Gas nga Materyal sa Target:

Handurawa ang usa ka malinawong katubigan nga nagsimbolo sa gas nga target nga materyal, diin ang matag tulo sa tubig nagrepresentar sa daghang mga atomo sa gas. Ang paglihok sa mga bato ngadto niining katubigan susamang nagsalamin sa epekto sa high-intensity femtosecond laser pulses sa gas nga target nga materyal.

Paglihok ug Rekombinasyon sa Elektron (Pisikal nga Gitawag nga Transisyon):

Kon ang mga femtosecond laser pulses moigo sa mga atomo sa gas sulod sa gaseous target material, daghang mga outer electron ang temporaryong mo-excite ngadto sa usa ka estado diin sila mobulag gikan sa ilang tagsa-tagsa ka atomic nuclei, nga moporma og plasma-like state. Samtang ang enerhiya sa sistema mokunhod (tungod kay ang mga laser pulses inherently pulsed, nga adunay mga interval sa paghunong), kini nga mga outer electron mobalik sa ilang palibot sa atomic nuclei, nga mopagawas sa mga high-energy photon.

Taas nga Harmonic nga Henerasyon:

Handurawa matag higayon nga ang usa ka tinulo sa tubig mahulog balik sa nawong sa lanaw, kini makamugna og mga ripples, sama sa taas nga harmonics sa mga attosecond laser. Kini nga mga ripples adunay mas taas nga frequency ug amplitude kaysa sa orihinal nga mga ripples nga gipahinabo sa panguna nga femtosecond laser pulse. Atol sa proseso sa HHG, usa ka kusgan nga laser beam, nga susama sa padayon nga paglabay sa mga bato, nagdan-ag sa usa ka gas target, nga susama sa nawong sa lanaw. Kini nga grabe nga laser field nagduso sa mga electron sa gas, susama sa mga ripples, palayo sa ilang ginikanan nga mga atomo ug dayon gibira kini pabalik. Matag higayon nga ang usa ka electron mobalik sa atomo, kini mopagawas og bag-ong laser beam nga adunay mas taas nga frequency, nga susama sa mas komplikado nga mga ripple pattern.

Pagsala ug Pag-focus:

Ang paghiusa niining tanan nga bag-ong namugna nga mga laser beam moresulta sa usa ka spectrum sa lainlaing mga kolor (frequency o wavelength), nga ang uban niini naglangkob sa attosecond laser. Aron ibulag ang piho nga mga gidak-on ug frequency sa ripple, mahimo nimong gamiton ang usa ka espesyal nga filter, sama sa pagpili sa gitinguha nga mga ripples, ug gamiton ang usa ka magnifying glass aron ipunting kini sa usa ka piho nga lugar.

Pag-compress sa Pulso (kon gikinahanglan):

Kon ang imong tumong mao ang pagpalapad sa mga ripples nga mas paspas ug mas mubo, mahimo nimong mapadali ang ilang pagpalapad gamit ang usa ka espesyal nga aparato, nga makapamenos sa oras nga molungtad ang matag ripple. Ang pagmugna og mga attosecond laser naglambigit sa usa ka komplikado nga interaksyon sa mga proseso. Bisan pa, kon bahinon ug i-visualize, kini mahimong mas masabtan.