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超短脉冲
美造出67阿秒迄今最短极紫外激光脉冲
材料来源:科技日报           录入时间:2012-9-6 11:41:57

美国中弗罗里达大学(UCF)一个研究小组9月5日(北京时间)表示,他们造出了仅67阿秒(1阿秒=10-18秒)的极紫外激光脉冲,这是迄今为止最短的激光脉冲,之前纪录是80阿秒。该技术有望带来一种新工具,帮助科学家研究亚原子世界和迄今未知的量子力学行为。这一成果也标志着近4年来激光脉冲领域的首个重大突破。研究结果提前发表在《光学通信》网站上。

该成果的非凡意义还在于他们并没有使用特殊设备,如英里级的粒子加速器、体育场那么大的圆形同步加速器。UCF物理系教授常增虎(音译)和光学与光子学院同事们在该校弗罗里达阿秒科技(FAST)实验室,利用迄今最强激光在更小空间进行了高水平的研究。

常增虎的小组发明了一种叫做“双光栅”的技术,能将极紫外线以特殊方式切断,在尽可能最短的光脉冲内凝聚大量能量。除了生成了激光脉冲,他还制造了迄今最快的摄像机对光脉冲进行了检测。

 “该研究造出了迄今最短的激光脉冲,为理解亚原子世界打开新的大门,让我们看到电子在原子、分子中的运动,跟踪化学反应过程。”UCF理学院院长、物理学家迈克尔·约翰逊说,“设想一下,现在我们可能看到量子力学过程了,这是令人震撼的。”

量子力学是研究微观物理学,尤其是微观水平的能量和物质。这一技术能帮助科学家理解构成世界的最小物质是怎样运作,还能帮助研究在特殊物理、生理过程中,如数据传输过程、治疗癌症或诊断疾病时递送标靶药物的过程中是如何利用能量的。

2001年时,科学家首次演示了阿秒级脉冲。自那时起,全世界科学家就在致力于制造这种最短脉冲激光,以往纪录是2008年德国马克斯·普朗克研究院创造的80阿秒脉冲。“自50多年前发明激光以来,人们对激光脉冲的要求越来越短。” UCF光学与光子学中心院长巴哈·萨雷说,“最新进展不仅让中弗罗里达大学跻身该领域前沿,也为人们打开了研究超快动态原子现象的新视野。”

总编辑圈点

研究小尺度世界的运动规律,需要“超小号工具”。要干预和观察那些稍纵即逝的现象,就需要能量集中在极短时间的光脉冲。如果人们制造不出相应的光学机器,就没办法监测单个粒子,只能对粒子运动做出统计学意义上的描述;而在人们脑海中,基本粒子世界也只能是全景图,而不是精细的工笔画。美国研究小组的成果,让科学家向着观察量子尺度的运动又走近了一步。微观世界不为人知的景色,有望在极短激光的照射下现出真相。


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