Mond lan nan Arts masyal, sèlman vit.
Pafwa, nou pral mete yon tan trè kout, ki dekri kòm "tan an nan batman kè", ak dire a nan yon batman kè se 10 a 18th pouvwa a nan yon segonn.
Nan yon eksperyans resan ki sanble ak fotografi stop-motion, yon ekip syantis ki soti nan Etazini ak Almay te kaptire pou premye fwa "ankadreman friz" nan elektwon k ap deplase nan dlo likid an tan reyèl, ak rezilta yo te pibliye nan jounal la Syans.
Ekspè nan jiri a eksplike rezilta rechèch ganyan Pri Nobèl Fizik 2023 yo nan anons pri Nobèl Fizik 2023 nan Stockholm, Syèd, 3 oktòb 2023.
Dapre ekspè yo, rezilta a make yon gwo avans nan fizik eksperimantal, bay yon fenèt nan estrikti elektwonik nan molekil nan likid sou echèl tan ki te deja irealizabl ak radyografi. Anvan sa, syantis yo te sèlman kapab rezoud mouvman elèktron sou echèl tan pikosecond (1 segonn=1 milya pikosgond). Koulye a, kapasite nan etidye reyaksyon elektwonik nan radyografi frape yon sib sou echèl attosecond pèmèt chèchè yo fouye nan reyaksyon chimik radyasyon pwovoke yon milyon fwa pi vit pase metòd anvan yo.
Tout endikasyon yo se ke lazè attosecond ka kle nan déblotché mond lan misterye nan elektwonik.
Ki sa ki se yon "attosecond"?
Pou moun òdinè, attosecond a se yon konsèp trè etranj.
An reyalite, osi bonè ke nan peryòd la Warring States, pi popilè pansè Lachin nan, kadav la Kao mete devan "kat bò leve, li desann di Yu, ansyen ak modèn di Zeyis," gade nan senp nan espas ak tan. Jouk jounen jodi a, nan forefront nan rechèch fizik, espas ak tan yo toujou de dimansyon ki pi enpòtan ak fondamantal.
An sa ki konsène sans imen, lè yon objè an mouvman rapid, imaj li yo twoub ak sipèpoze, epi chanjman ki fèt nan yon peryòd tan trè kout pa ka obsève. Se poutèt sa li enpòtan pou syantis yo devlope pi presi "fenèt tan" pou kaptire oswa dekri moman sa yo trè kout.
Nan 19yèm syèk la, te gen yon kesyon anpil pale ak deba nan fizik: lè yon chwal kouri, tout kat janm kite tè a an menm tan?
Antreprenè Ameriken an Leland Stanford te trè enterese nan kesyon sa a. Pou verifye konjekti sa a, li te pwoche bò kote fotograf Edvard Muybridge pi popilè. Nan jou sa yo, fonksyon videyo a pa t 'ankò fèt, lè tan an repons nan vole kamera a te 15 segonn, pafwa menm jiska yon minit.
Cheval pa ta ralanti pou pran swen kamera kamera a, ak zago k'ap tranbleman yo te pi gwo obstak pou verifye ipotèz sa a. Edvard Maibridge pa t 'bay moute tèlman fasil, li te gen lide a klere, pa sèlman amelyore konsepsyon an vole kamera, men tou, mete 12 kamera ak mekanis sou pist la. Chak fwa chwal la pwoche bò kote kamera a, mekanis la ta deklanche epi yo ta pran yon foto. Nan fen a, li mete 12 foto yo ansanm, ki se tout pwosesis la nan chwal la kouri.
Lè yo gade foto yo spliced, moun yo te jwenn repons a kesyon an byento: lè yon chwal kouri, li ka vrèman kaptire yon ti moman - kat janm li yo kite tè a an menm tan.
Nan dat 3 oktòb 2023, Royal Swedish Academy of Sciences te anonse ke li te bay Pierre Agostini, Ferenc Krauss, ak Anne Lhuillier pri Nobèl nan Fizik pou "metòd eksperimantal yo pou jenere pulsasyon limyè attosecond pou etid dinamik de. elektwon nan matyè."
"Nou ka kounye a louvri pòt la nan mond lan nan elektwon. Fizik Attosecond te ban nou opòtinite pou konprann mekanis yo nan kontwòl elektwonik. Pwochen etap la pral eksplwate yo." Se konsa, Eva Olson, prezidan Komite Nobel pou Fizik di.
Lè syantis yo te plonje pèspektiv yo nan mond elektwon yo, yo te dekouvri ke pousantaj chanjman nan pozisyon ak enèji varye ant youn ak plizyè santèn attoseconds, kote yon attosecond se yon milya dola nan yon segonn. Teknoloji a nan limyè enpulsyonèl attosecond se echèl tan ki pi rapid ki disponib kounye a pou limanite, epi li se tankou yon règ, pi rafine echèl la nan règ la, se pi wo presizyon nan mezirab la.
Yuan Lanfeng, direktè adjwen nan Depatman Syans ak Teknoloji Kominikasyon, Lekòl Syans imanitè ak Syans Sosyal, University of Syans ak Teknoloji nan Lachin, te di ke attosecond limyè batman kè a ka konprann kòm prensip la nan kamera gwo vitès, e ke yon kamera ak yon vitès reyaksyon rapid bezwen kaptire moman yo bèl nan pwosesis mouvman yon moun. Batman limyè attosecond se "kamera gwo vitès" nan rechèch reyaksyon mikwoskopik.
Nan tan lontan an, limit tan an pou pulsasyon lazè te "femtoseconds", ki te ase pou moun yo wè atòm, men pou elektwon, rezolisyon an tan nan "femtoseconds" te tèlman koryas ke, dapre echèl sa a, yon moun te kapab sèlman jwenn yon efè mozayik tankou. Limyè aderan pulsasyon yo pwogrese soti nan Femtoseconds
Pwogrè a nan pulsasyon limyè aderan soti nan femtoseconds a attoseconds se pa sèlman yon pwogrè senp nan echèl tan, men pi enpòtan, li avanse kapasite moun nan etidye estrikti nan matyè soti nan mouvman an nan atòm ak molekil nan andedan atòm, kote yo ka. Sonde mouvman ak konpòtman korelasyon elektwon yo, ki pral mennen nan yon gwo revolisyon nan rechèch debaz fizik.
Kisa attosecond a pral pote bay moun òdinè?
Yon jou nan lane 1999, Ahmed Xavier, yon pwofesè nan California Institute of Technology, te genyen Pri Nobèl nan Chimi pou dekouvèt li. Rechèch Xavier te fè nan ane 1980 yo, lè l sèvi avèk yon reyon lazè pou fim osilasyon atòm yo nan eta tranzisyon an, te ede syantis yo obsève atòm ak molekil nan pwosesis reyaksyon chimik nan "mouvman ralanti", epi konsa yo etidye nati ak estrikti nan. eta tranzisyon. Pou rezon sa a, Xavier konnen tou kòm "papa nan chimi femtosecond".
Depi lè sa a, syantis yo vin reyalize ke lazè, tankou zèklè, ka kaptire moman sa yo. Dekouvèt sa a te bay baz teyorik pou yon seri etid deranje.
Jodi a, vitès lazè sa a te amelyore pa mil fwa, avèk siksè reyalize chanjman an radikal soti nan femtoseconds a attoseconds.
Sèjousi, lè moun mansyone lazè femtosecond, yo ka souvan panse a anpil aplikasyon ki reprezante pa operasyon myopya lazè femtosecond. Ak lè li rive lazè attosecond, li sanble difisil konekte tèm sa a ak lavi a pwodiktif nan moun òdinè.
Yuan Lanfeng franchman te di, "a-dezyèm lazè a se pa anpil itilizasyon kounye a, aplikasyon li te jis kòmanse, epi li se toujou tout kole nan rechèch debaz." Sepandan, sa pa vle di ke attosecond limyè batman kè pa gen okenn aplikasyon potansyèl, "li louvri yon pòt, men sa ki dèyè pòt sa a toujou bezwen nou pou chèche nan pwofondè." Li te di.
Se konsa, ki sa ki dèyè pòt sa a?
Sistèm ablasyon enpulsyonèl yo te foto nan izolwa Medtronic nan seksyon Aparèy Medikal ak Swen Sante nan 6yèm Fwa a nan dat 5 novanm 2023.
"Mouvman elèktron responsab pou jenere limyè ak fòmasyon ak kraze lyezon chimik ki chanje estrikti biomolekil ak fonksyon yo nan sistèm k ap viv yo, epi pou trete enfòmasyon osi vit ke posib ...... Jodi a, n ap itilize. attosecond limyè pulsasyon yo pi byen konprann mikwoskopik ki enplike elektwon, atòm, ak molekil pwosesis epi chèche konnen ki jan yo afekte mond makwoskopik la." Byen bonè, apre li te genyen Wolf Prize nan Fizik, Ferenc Krauss te deklare valè aplikasyon yo nan fizik attosecond nan fason sa a.
Eva Olson, nan lòt men an, te di ke fizik attosecond ban nou opòtinite pou konprann mekanis yo nan kontwòl elektwonik, pavaj wout la pou aplikasyon pou potansyèl nan endistri a enfòmasyon elektwonik ak medikaman.
Wei Zhiyi, yon chèchè nan Enstiti Fizik Akademi Syans Chinwa a, kwè ke teknoloji a ka konbine avèk supèrkonduktivite, nanomateryo, endistri fotovoltaik, edikaman, medikaman lazè ak lòt domèn pou ankouraje yon konpreyansyon apwofondi nan estrikti a. nan matyè pa limanite, ki pral mennen nan pwogrè revolisyonè ki enpòtan.
San dout, byenke aplikasyon aktyèl la nan fizik attosecond se toujou yon distans de imajinasyon kèk moun nan, li gen yon seri trè lajè nan senaryo aplikasyon.
Li bay limanite yon pè "je entèlijan" pou etidye mond mikwoskopik la.
Avèk sipò li yo, anpil pwosesis mikwoskopik pa pral mande pou konfime "prèv sikonstansyal" ankò, men yo ka obsève dirèkteman: lazè attosecond ka itilize pou foto yon varyete de pwosesis mouvman gwo vitès, tankou reyaksyon chimik, echèl molekilè. mouvman ak mouvman atomik-echèl.
Fotografi reyaksyon chimik ak lazè attosecond ka ede syantis yo pi byen konprann mekanis reyaksyon yo ak plis amelyore pwosesis chimik yo. Foto mouvman molekil ak atòm ak lazè attosecond ka revele entèraksyon yo ak pwosesis sinetik yo, ki enpòtan pou rechèch nan syans materyèl ak byosyans.
Nan jaden an nan byomedsin, pou egzanp, teknoloji a D 'wo rezolisyon nan pulsasyon attosecond espere amelyore dyagnostik la byen bonè ak tretman nan maladi, epi bay nouvo zouti pou etid la nan kansè, maladi newolojik ak lòt gwo defi medikal.
Li konprann ke ekip Ferenc Krauss la ap eseye tou sèvi ak teknik femtosecond ak attosecond pou analize echantiyon san epi detekte ti chanjman nan yo. Yo ap analize si chanjman sa yo espesifik ase pou kapab byen dyagnostike maladi a nan premye etap maladi a, teknoloji sa a ka gen yon enpak siyifikatif sou etid kansè ak lòt maladi difisil.
Akselerasyon "epòk attosecond" la?
Nan 2021, magazin Syans pibliye "125 nan pwoblèm syantifik ki pi dènye nan mond lan", nan ki plis pase 10 bezwen rezoud pa syans ultrarapid. Aparisyon pulsasyon attosecond espere mennen nan plis inovasyon orijinal nan plizyè domèn rechèch syantifik ak aplike.
Lazè attosecond a, se pa yon kado lanati, men yon mirak moun fè.
Fizisyen franse Anne Lhuillier se te premye moun ki dekouvri zouti pou pry louvri mond lan nan attoseconds. an 1987, li te fè eksperyans ionizasyon gaz, longèdonn 1064 nanomèt limyè lazè nan agon ak plizyè lòt gaz ra, gaz la te parèt yon koulè diferan de eksperyans anvan yo.
Lè sa a, li te pibliye yon papye kle, dekouvri fenomèn nan Harmony segondè ki te pwodwi pa iradyasyon lazè fò nan gaz nòb, ak jwenn estrikti nan espèk tipik nan Harmony segondè, lajè a espektral nan ki te kapab sipòte pulsasyon sou lòd la nan attoseconds, bay kondisyon yo avantou pou zouti nan pulsasyon lazè attoseconds. Depi lè sa a, karyè rechèch li ak lazè attosecond yo te byen mare, epi 16 ane pita, li te dirije yon ekip chèchè yo mete yon rekò mondyal pou batman lazè ki pi kout nan 170 attoseconds.
De lòt syantifik ki te genyen Pri Nobèl Fizik ansanm ak li te ajoute tou nan "attosecond building" la: Ongwa Ferenc Kraus te dirije yon ekip chèchè pou kreye ak mezire premye batman limyè attosecond an 2001, epi sèvi ak li pou kaptire a. mouvman elektwon andedan atòm, ki make nesans fizik atosecond. Anplis de sa, ekip li a jere yo izole pulsasyon ki dire 650 attoseconds, premye fwa syantis yo te avèk siksè swiv detachman nan elektwon nan atòm. Fransè Pierre Agostini, yon lidè nan entèraksyon lazè gwo jaden ak atòm, ak ekip li a te fè pionnier fizik attosecond pa jenere ak mezire pulsasyon limyè attosecond pou premye fwa epi sèvi ak yo pou kaptire mouvman elektwon andedan atòm yo.
Jodi a, plis syantifik ap fè konpetisyon pou pi gwo plas nan domèn nan anpil pati nan mond lan.
Nan laboratwa a, rezilta yo anpil pitit pitit yo souvan: nan 2022, chèchè nan University of Michigan ak University of Regensburg nan Almay te kolabore pou kaptire mouvman elektwon yo nan yon kèk santèn attoseconds, vitès ki pi rapid twò lwen.
Nan menm ane a, yon ekip chèchè nan Sant pou Fotonik Avanse nan Enstiti Syans ak Chimi RIKEN nan Japon ak University of Tokyo te kolabore pou devlope yon nouvo kalite entèferomètr pou fè fas ak franj ki soti nan entèferans optik ki soti nan pulsasyon attosecond. ak pwopòsyon entèferans ak eta elektwonik nan matyè. Yo demontre posibilite konplo entèferomètr la lè yo divize apre jeneratif pulsasyon amonik segondè atravè eksperyans lè l sèvi avèk echantiyon atòm elyòm.
Anplis de sa, konstriksyon entènasyonal ak konpetisyon pou yon etablisman lazè attosecond te kòmanse. Defann pa fizisyen Pri Nobèl Gérard Mourou ak lòt moun, Inyon Ewopeyen an te pran plon an nan Ongri nan konstriksyon Ewopeyen an Ekstrèm Limyè Etablisman-Altosecond Light Source (ELI-ALPS), e li te ankouraje konstriksyon an nan konpayi ki renome entènasyonalman tankou. kòm Fastlite, Fib Aktif, ak Konvèsyon Limyè. Konpayi teknoloji lazè tankou Fastlite, Fib aktif, Konvèsyon limyè ak lòt pwodwi ki renome entènasyonalman ak amelyore, teknoloji lazè nouvo jenerasyon sa yo pral jwe yon wòl enpòtan nan manifakti avanse, syans defans nasyonal ak teknoloji ak lòt domèn.
Nan Lachin, inite rechèch syantifik ki enpòtan yo ap fè konstriksyon enfrastrikti sous limyè attosecond sou yon gwo echèl, tankou Enstiti Fizik Akademi Syans Chinwa a ak laboratwa materyèl Songshan Lake nan Dongguan, pwovens Guangdong, Songshan Lake pou konstwi a. sant syans attosecond. Li konprann ke apre fini an nan sant sa a espere reyalize entènasyonal dirijan endikatè yo konplè.
