阿秒激光器可为单个电子活动“摄像”

2011-8-17 10:03 来源: 中国科学院
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  据美国《大众科学》网站8月16日(北京时间)报道,一国际科研团队研制出一种新的阿秒级(1阿秒=10-18秒)激光器,当单个电子参与化学反应时,这种激光器或可为其“摄像”,这是迄今为止最高清、最快速的数据收集活动。一旦取得成功,新激光系统将对从基础化学到复杂的药物研究、化学工程学等领域产生巨大影响。相关研究发表在《自然·光子学》杂志上。

  该科研团队由澳大利亚、美国、欧洲的科学家组成。科学家们表示,拍摄下电子的“一举一动”并非易事,因为电子的运行速度非常快,在1.51阿秒内就能环绕一个氢原子核旋转一周。为了捕捉到正在活动的电子,人们需要一种能在阿秒层面上发送脉冲的激光器。

  此前已有科学家研制出并演示了阿秒激光脉冲,但那些脉冲非常微弱,无法真正测量电子的动态,真正有用的阿秒激光器需要兼具高速度和强脉冲密度。新激光系统满足了这两个需求,并且只需简单的环境设置就可完成任务。

  为了获得超强的激光脉冲,人们需要将不同频率的光波精确地混合在一起,使它们能互相加强。知易行难,因为很难让两种不同的激光束精确地同步。为了克服这个问题,科学家们构建了一套环境装置,让单束激光通过一个射束分离器,产生两束不同频率的激光。因具有相同来源,这两束激光能够实现同步。

  科学家们还采用了其他辅助手段,让激光脉冲达到了阿秒规模的测量所必需的激光脉冲密度和持续时间。借此,人们能以前所未有的方式观察单个电子的活动。