Физика достигла нового рубежа в своих измерительных возможностях. В Венском университете австрийско-канадско-немецкая группа смогла произвести и измерить сверхкороткие рентгеновские импульсы. Их продолжительность не превышала 650 аттосекунд (одна аттосекунда равняется 10-18 секунды). До сих пор самыми короткими измеряемыми временными промежутками были фемтосекунды (10-15 сек). По словам ученых, расстояние, которое преодолели рентгеновские фотоны за столь ультракороткое время, составляет всего лишь 200 нанометров или длину двух обычных вирусов.
Исследователи добились такого результата, выстрелив мощным световым фемтосекундным импульсом по камере с газом неоном. Излучение выбивало электроны из атомов неона, а волновые взаимодействия электронов с фотонами импульса породили аттосекундный рентгеновский импульс. Однако надо было еще и измерить столь малый временной промежуток. Для этого ученые направляли исходный световой фемтосекундный импульс и один из рентгеновских импульсов в камеру с газом криптоном. Рентгеновские лучи ионизировали атомы криптона, а энергия выбитых электронов зависела от электромагнитного поля светового импульса в момент выбивания электронов. Варьируя задержку между входом обеих импульсов в камеру, исследователи смогли измерить диапазон энергии электронов и продолжительность рентгеновского импульса.
Следует учесть, что химические реакции (то есть взаимодействие молекул) происходят в фемтосекундных промежутках времени. Поэтому возможность регистрации и производства фемтосекундных импульсов (в частности, лазерных) дало относительно недавно возможность ученым наблюдать за этими процессами. Однако такие взаимодействия внутри атома, как ионизация, происходят в аттосекундном масштабе. И появление аттофизики может привести к тому, что когда-нибудь мы увидим детали жизни атомов.
Вот пример использования фемтосекундных лазерных импульсов в научных исследованиях. Andrea Cavalleri из LBL совместно с калифорнийскими и канадскими физиками получил детальную картину сверхбыстрого фазового перехода вещества из диэлектрического в металлическое состояние. Пленку окиси ванадия толщиной в 200 нанометров облучали лазерными импульсами продолжительностью в 50 фс. При этом исследователи зафиксировали, по их словам, не один, а два фазовых перехода: структурный (небольшое увеличение размера кристаллической решетки) и электрический (переход от состояния диэлектрика к металлическому состоянию). Все это заняло сверхкороткий промежуток времени. Это означает, что перестройка кристаллической решетки происходит не постепенно, а практически мгновенно. Правда, полученные результаты не решают давнюю проблему физики твердого тела: что происходит в раньше - структурные изменения или электрические. (Новости науки от Михаила Висенс, 10.12.2001)
