FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2020
176 городов
September – November 2020
312 cities
09-11 октября 2020
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Учёные НИИЯФ МГУ: рентгеновские лазеры прорвались в аттосекундный диапазон

Сотрудники НИИЯФ МГУ в составе международного коллектива учёных предложили и реализовали способ генерации аттосекундных импульсов лазером на свободных электронах и их диагностики. Статья опубликована в журнале Nature. Результаты работы могут быть использованы на строящихся рентгеновских лазерах на свободных электронах с временной когерентностью и открывают новые возможности для исследований в области структурной биологии, драг-дизайна и медицины.

Для изучения динамики процесса во времени требуется инструмент, способный реагировать примерно на порядок скорее, чем собственно происходит процесс. Чем меньше длительность электромагнитных импульсов, тем более быстрые процессы можно с их помощью изучать и управлять ими. Аттосекундный масштаб характерен для движения электронов в атомах. Так за одну аттосекунду свет проходит расстояние, соответствующее типичному размеру атома. Беспрецедентно интенсивные импульсы в широком диапазоне электромагнитных волн генерируются рентгеновскими лазерами на свободных электронах, но их длительность до сих пор превышала 10 фемтосекунд (в одной фемтосекунде — 1000 аттосекунд). «Генерация более коротких импульсов с заданными свойствами лазерами на свободных электронах – актуальнейшая задача. Она тесно связана с задачей диагностики формы и длительности таких импульсов», — рассказал один из авторов работы, ведущий научный сотрудник НИИЯФ МГУ, доктор физико-математических наук Алексей Грум-Гржимайло.

В работе с участием теоретиков НИИЯФ МГУ предложен и реализован способ генерации аттосекундных импульсов лазером на свободных электронах и их диагностики. Сотрудники НИИЯФ МГУ Алексей Грум-Гржимайло и Елена Грызлова внесли определяющий вклад в теоретическое обоснование метода, экспериментально реализованного международным коллективом из нескольких стран на пока единственном в мире рентгеновском лазере на свободных электронах FERMI (Триест, Италия), обладающем временной когерентностью.

Принцип генерации аттосекундных импульсов можно пояснить на примере звуковых сигналов. Если наложить друг на друга звуки от двух гитарных струн, то можно услышать биения громкости. Можно так подобрать колебания нескольких струн и относительные фазы этих колебаний, что биения будут иметь вид коротких всплесков громкости с длительным периодом почти тишины между ними.

Но для реализации такого сценария нужно настроить струны так, чтобы частоты их колебаний относились друг к другу, как целые числа. Роль струн в лазере на свободных электронах играют ондуляторы, в которых электронные импульсы из линейного ускорителя, проходящие через магнитное поле, производят фемтосекундные импульсы излучения. Несколько ондуляторов генерируют соседние гармоники основной частоты, например, 9-ю, 10-ю и 11-ю гармоники. Фазы гармоник регулируются задержками электронных импульсов во времени. Диагностика и настройка формы получающейся цепочки электромагнитных импульсов длительностью в несколько сотен аттосекунд — еще более тонкая проблема. Тут ключевым выступает тот факт, что сама основная частота является третьей гармоникой оптического лазера, часть света которого подается в выходной пучок. Вся совокупность когерентных полей: гармоники от ондуляторов и лазерный свет направляется на мишень; в конкретном случае — это газ из атомов неона. Вылетающие из атома под действием излучения электроны группируются по энергии в изолированные пики. В относительных интенсивностях этих пиков и закодирована информация о характеристиках генерируемых аттосекундных импульсов.

Результаты работы впервые открывают доступ к программируемым аттосекундным сигналам высокой интенсивности и новые пути для изучения сверхбыстрых нелинейных электронных процессов и управления ими. Например, в твердых образцах аттосекундные волны, переводя электроны из внутренней зоны в зону проводимости, дадут возможность исследовать эффекты диффузии и релаксации с аттосекундным разрешением и с формированными во времени электронными волновыми пакетами.

«Метод может быть внедрен и развит на других строящихся рентгеновских лазерах на свободных электронах с временной когерентностью (говоря "гитарным" языком, если аккорд на их струнах долго звучит без искажений)», — рассказал Алексей Грум-Гржимайло.

В этом эксперименте полностью используются уникальные характеристиками лазера на свободных электронах FERMI. Результаты указывают не только на то, что ЛСЭ могут генерировать аттосекундные импульсы, но благодаря подходу, реализованному для генерации формы волны, такие импульсы полностью управляемы и достигают высоких пиковых интенсивностей. Эти два аспекта представляют ключевые преимущества подхода. Результаты также повлияют на планирование и разработку новых лазеров на свободных электронах по всему миру.

Результаты стали возможными только благодаря тесному сотрудничеству между группой университета Фрайбурга, командой Elettra, российской командой теоретиков и международной командой теоретиков и экспериментаторов из США, Германии, Италии, Австрии, Словении, Венгрии, Японии и Швеции. Работа была поддержана совместным грантом РФФИ-DFG 20-52-12023 и фондом «Базис» через программу «Junior Leader».

Источник: МГУ

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Химики создали программу для безопасного хранения и утилизации реактивов

Американские ученые создали компьютерную программу для поиска безопасных и эффективных способов хранения и утилизации химических реактивов.

Гравитационная линза впервые помогла рентгеновским наблюдениям

Оптическое и рентгеновские изображения линзированной галактики
M. Bayliss  et al. / Nature Astronomy, 2019

Физики получили пластичное стекло

Ученые создали тонкие пленки из стеклообразного оксида алюминия, которые можно растягивать, сжимать и изгибать без появления трещин при комнатной температуре.

Новости в фейсбук

Случайные статьи

В древней звезде обнаружили большое количество кислорода

Международная группа астрономов из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Канарского института астрофизики и Кембриджского университета обнаружила большое количество кислорода в составе одной из самых старых и наиболее истощенных из известных звезд — J0815+4729.

«Горячая десятка» организмов

Список из десяти самых удивительных живых существ, открытых в минувшем году, составил Международный институт исследования видов при Университете штата Аризона.

Обнаружена самая близкая звезда от черной дыры в центре Млечного пути

Ученым удалось разглядеть звезду, которая обращается ближе всего к черной дыре в центре Млечного Пути.

Физики снизили шум болометра в десять раз

Roope Kokkoniemi/Aalto University

В Азове нашли древнее захоронение со следами ритуального вскрытия

Это говорит о религиозных воззрениях древних жителей Приазовья.