Annonce du prix Nobel de physique 2023 : trois scientifiques récompensés pour les impulsions lumineuses attosecondes

Selon les informations de ce site du 3 octobre, le prix Nobel de physique 2023 a été annoncé comme étant attribué à Pierre Agostini, Ferenc Kraus et Anne Lullier en reconnaissance de leurs contributions à l'étude de la matière. dynamique des électrons

A déclaré officiellement que "leur contribution permet aux gens d'étudier des processus extrêmement courts qui étaient auparavant impossibles à suivre", et un prix de 11 millions de couronnes suédoises (Note de ce site : environ 7,3 millions de yuans) sera réparti à parts égales entre les trois gagnants.

L'Académie royale des sciences de Suède a déclaré que trois physiciens « ont démontré une méthode de création d'impulsions lumineuses extrêmement courtes qui peuvent être utilisées pour mesurer le processus rapide de mouvement des électrons ou de changement d'énergie », ce qui « ouvre la porte à l'exploration humaine de l'électronique ». monde à l’intérieur des atomes et des molécules » ouvre de nouvelles perspectives.

Depuis que l'échelle de temps d'observation du monde par les gens a atteint le niveau de l'attoseconde (as, 10^-18 s), la résolution spatiale que les gens peuvent observer peut également atteindre l'échelle atomique (0,1 nm) et en sous-secondes à l'échelle atomique (y compris, par exemple, la rupture et le reformage des liaisons moléculaires).

À cette échelle de temps et d’espace, les frontières de la recherche en biologie, chimie et physique deviennent de plus en plus floues, car la racine de ces phénomènes microscopiques réside dans le mouvement des électrons

C’est pourquoi des impulsions lumineuses attosecondes sont nées. L’émergence du laser à impulsion attoseconde est considérée comme l’une des étapes les plus importantes de l’histoire de la science des lasers, et ses perspectives d’application sont incommensurables. Il est désormais devenu une méthode de recherche importante dans de nombreux domaines tels que la physique, la chimie et la biologie.

Habituellement, nous divisons les lasers en lasers continus et lasers pulsés en fonction de leur durée lumineuse. Les lasers pulsés fonctionnent en émettant des impulsions lumineuses dans une série de petits intervalles et leur puissance maximale est très élevée. Avec le développement continu de la technologie laser, la largeur d'impulsion des lasers diminue également constamment. En 2001, le groupe de recherche de Ferenc Kraus a utilisé expérimentalement avec succès des harmoniques de gaz d'ordre élevé pour générer une seule impulsion optique avec une largeur d'impulsion de 650 as, permettant à la largeur de l'impulsion optique d'atteindre pour la première fois le niveau attoseconde, et plus tard sa largeur. Par exemple, l'Institut d'optique et de mécanique de Xi'an en Chine a obtenu des résultats de génération et de mesure d'impulsions optiques attosecondes de 75 comme en 2021.

). s). Il convient actuellement de mentionner que le laser à impulsion attoseconde est principalement réalisé par des harmoniques d'ordre élevé générées par un laser femtoseconde (également appelé laser ultrarapide et ultra-puissant) agissant sur un gaz inerte.

Impulsion lumineuse attoseconde L'émergence de cette technologie permet aux gens de combinez une résolution temporelle ultra-élevée au niveau attoseconde et une résolution spatiale ultra-élevée à l’échelle atomique pour réaliser le rêve de contrôler et de comprendre des processus extrêmement ultra-rapides dans le monde microscopique atomique-subatomique.

Compte tenu de son énorme valeur d'application potentielle, les États-Unis, l'Europe, le Japon, etc. ont classé la technologie du laser attoseconde comme l'une des orientations de développement les plus importantes pour le développement de la science du laser au cours des 10 prochaines années.

Avant l'émergence des impulsions lumineuses attosecondes, la base théorique pour générer des lasers à impulsions ultracourtes a toujours été l'émission stimulée par la transition de niveau d'énergie d'Einstein. Selon la théorie de l'émission stimulée, les électrons au niveau d'énergie lié ne peuvent se déplacer que près du noyau et l'énergie stockée est limitée. Généralement, la longueur d'onde correspondant aux photons émis par les transitions de niveaux d'énergie supérieur et inférieur est proche de la lumière visible. Une période optique de la lumière visible est généralement supérieure à 1 fs, ce qui est évidemment difficile à utiliser pour générer davantage d'impulsions lumineuses attosecondes plus courtes.

À l'heure actuelle, les gens utilisent principalement des impulsions lumineuses attosecondes pour étudier la dynamique électronique ultrarapide dans les atomes et les molécules. Les phénomènes physiques des atomes comprennent principalement l'ionisation électronique intra-atomique, la désintégration Auger multi-électrons, la relaxation et l'imagerie par excitation électronique, etc. la recherche sur les molécules se concentre principalement sur le processus de dissociation et le contrôle des molécules, le couplage de la vibration et de la rotation moléculaires avec le mouvement ultrarapide des électrons, etc.

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