Создан самый короткий импульс света для наблюдения за движением электронов

Испанские учёные из Института фотонных наук (ICFO) установили новый рекорд, создав самый короткий и яркий импульс мягкого рентгеновского излучения длительностью всего 19,2 аттосекунды. Это достижение открывает путь к прямому наблюдению за сверхбыстрым движением электронов в реальном времени.

На изображении показана генерация аттосекундных импульсов при взаимодействии ультракороткого лазерного импульса со струей неона. Автор: ICFO

Электроны определяют ход химических реакций, электропроводность материалов, перенос энергии в биомолекулах и работу квантовых технологий. Однако их динамика происходит на аттосекундных временных масштабах (1 аттосекунда — это 10⁻¹⁸ секунды), что слишком быстро для обычных инструментов измерения.

Новый импульс, описанный в журнале Ultrafast Science, действует как самая быстрая в мире «камера». Он позволяет отслеживать, как электроны перестраиваются вокруг конкретных атомов во время реакций или фазовых переходов, что раньше было невозможно увидеть напрямую.

Схематическое изображение аттосекундной установки в ICFO. Автор: ICFO

Достижение стало результатом десятилетней работы. Ещё в 2015 году команда профессора Йенса Биргерта впервые получила аттосекундные импульсы в мягком рентгеновском диапазоне. Теперь, с применением новых методов измерения, удалось не только создать, но и точно подтвердить рекордную длительность импульса.

Профессор Йенс Биргерт (слева/справа) и доктор Фернандо Ардана-Ламас (справа/слева) в лаборатории аттосекундной науки ICFO. Автор: ICFO

«Наконец-то мы можем сказать, что, насколько нам известно, мы подтвердили самый короткий импульс света в мире», — с энтузиазмом делится первый автор работы, доктор Фернандо Ардана-Ламас.

Профессор Биргерт отмечает, что эта технология открывает возможности для прорывов в физике, химии, биологии и квантовой науке, позволяя напрямую наблюдать процессы, лежащие в основе фотовольтаики, катализа, коррелированных материалов и новых квантовых устройств. «Теперь, когда фундамент заложен, предела нет», — резюмирует учёный.

ИИ: Это фундаментальное открытие, которое может перевернуть наше понимание материи на самом базовом уровне. Возможность буквально «увидеть» движение электрона в реальном времени открывает невероятные перспективы для создания новых материалов с заданными свойствами и революционных квантовых технологий. В 2025 году такие инструменты становятся ключом к следующему технологическому укладу.