אין אַ וויכטיק מעלדן אויף דעם אָוונט פון 3 אקטאבער 2023, די נאָבעל פרייז אין פיזיק פֿאַר די יאָר 2023 איז געווען אַנוויילד, דערקענען די בוילעט קאַנטראַביושאַנז פון דריי סייאַנטיס וואָס האָבן געשפילט פּיאָניר אין די מעלוכע פון ​​אַטטאָסעקאַנד לאַזער טעכנאָלאָגיע.

דער טערמין "אַטטאָסעקאָנד לאַזער" דערייווז זיין נאָמען פון די ינקרעדאַבלי קורץ צייט וואָג עס אַפּערייץ אויף, ספּאַסיפיקלי אין די סדר פון אַטטאָסעקאַנדז, קאָראַספּאַנדינג צו 10^-18 סעקונדעס. צו אָנכאַפּן די טיף באַטייַט פון דעם טעכנאָלאָגיע, אַ פונדאַמענטאַל קאַמפּריכענשאַן פון וואָס אַ אַטטאָסעקאָנד סיגנאַפייז איז העכסט. אַן אַטטאָסעקאָנדע שטייט ווי אַ זייער מינוט אַפּאַראַט פון צייַט, קאַנסטאַטוטינג אַ ביליאַנז פון אַ מיליאַרדטער פון אַ סעקונדע אין דעם ברייטער קאָנטעקסט פון אַ איין סעקונדע. צו שטעלן דעם אין פּערספּעקטיוו, אויב מיר וואָלט פאַרגלייַכן אַ רגע צו אַ טאָוערינג באַרג, אַן אַטטאָוסעקאַנד וואָלט זיין ענלעך צו אַ איין קערל פון זאַמד נעסטלעד בייַ די באַרג ס באַזע. אין דעם פליטינג טעמפּעראַל מעהאַלעך, אפילו ליכט קענען קוים דורכגיין אַ ווייַטקייט עקוויוואַלענט צו די גרייס פון אַ יחיד אַטאָם. דורך די נוצן פון אַטטאָסעקאַנד לייזערז, סייאַנטיס באַקומען די אַנפּרעסידענטיד פיייקייט צו ונטערזוכן און מאַניפּולירן די ינטראַקאַט דינאַמיק פון עלעקטראָנס אין אַטאָמישע סטראַקטשערז, ענלעך צו אַ ראַם-ביי-ראַם פּאַמעלעך באַוועגונג ריפּליי אין אַ סינאַמאַטיק סיקוואַנס, און דערמיט דעלווינג אין זייער ינטערפּלייַ.

אַטטאָסעקאָנדע לייזערזפאָרשטעלן די קאַלמאַניישאַן פון ברייט פאָרשונג און קאַנסערטאַד השתדלות פון סייאַנטיס, וואָס האָבן כאַרנאַסט די פּרינסאַפּאַלז פון ניט-לינעאַר אָפּטיקס צו מאַכן הינטער-פאַסט לייזערז. זייער אַדווענט האט אונדז אַ ינאַווייטיוו ויסקוק פונט פֿאַר די אָבסערוואַציע און עקספּלעריישאַן פון די דינאַמיש פּראַסעסאַז וואָס פּאַסירן אין אַטאָמס, מאַלאַקיולז און אפילו עלעקטראָנס אין האַרט מאַטעריאַלס.

צו דערקלערן די נאַטור פון אַטטאָסעקאַנד לייזערז און אָפּשאַצן זייער אַנקאַנווענשאַנאַל אַטריביוץ אין פאַרגלייַך מיט קאַנווענשאַנאַל לייזערז, עס איז ימפּעראַטיוו צו ויספאָרשן זייער קאַטאַגעריזיישאַן אין די ברייטערער "לאַזער משפּחה." קלאַסאַפאַקיישאַן דורך ווייוולענגט שטעלן אַטטאָסעקאָנדע לייזערז מערסטנס אין די קייט פון אַלטראַווייאַליט צו ווייך X-Ray פריקוואַנסיז, סיגנאַפייז זייער נאָוטאַבלי קירצער ווייוולענגטס אין קאַנטראַסט צו קאַנווענשאַנאַל לייזערז. אין טערמינען פון רעזולטאַט מאָדעס, אַטטאָסעקאַנד לייזערז פאַלן אונטער דער קאַטעגאָריע פון ​​פּולסעד לייזערז, קעראַקטערייזד דורך זייער זייער קורץ דויפעק דוירעס. כּדי צו ציען אַן אַנאַלאַדזשי פֿאַר קלעריטי, איר קענען ווייזן קעסיידערדיק כוואַליע לייזערז ווי אַ פלאַשליגהט וואָס עמיטינג אַ קעסיידערדיק שטראַל פון ליכט, בשעת פּולסעד לייזערז ריזעמבאַל אַ סטראָאָב ליכט, געשווינד אָלטערנייטינג צווישן פּיריאַדז פון ילומאַניישאַן און פינצטערניש. אין עסאַנס, אַטטאָסעקאַנד לייזערז ויסשטעלונג אַ פּאַלסייטינג נאַטור אין די ילומאַניישאַן און פינצטערניש, אָבער זייער יבערגאַנג צווישן די צוויי שטאַטן טראַנזפּירז מיט אַ אַסטאַנישינג אָפטקייַט, ריטשינג די מעלוכע פון ​​​​אַטטאָסעקאָנדס.

ווייַטער קאַטעגאָריעס דורך מאַכט שטעלן לייזערז אין נידעריק-מאַכט, מיטל-מאַכט און הויך-מאַכט בראַקאַץ. אַטטאָסעקאַנד לייזערז דערגרייכן הויך שפּיץ מאַכט רעכט צו זייער קורץ דוירעס פון דויפעק, ריזאַלטינג אין אַ פּראַנאַונסט שפּיץ מאַכט (פּ) - דיפיינד ווי די ינטענסיטי פון ענערגיע פּער אַפּאַראַט צייט (פּ = וו / ה). כאָטש יחיד אַטטאָסעקאַנד לאַזער פּאַלסיז קען נישט פאַרמאָגן ויסערגעוויינלעך גרויס ענערגיע (וו), זייער אַבריוויייטיד צייט (ה) ימפּאַרץ זיי מיט עלעוואַטעד שפּיץ מאַכט.

אין טערמינען פון אַפּלאַקיישאַן דאָומיינז, לייזערז שפּאַן אַ ספּעקטרום ענקאַמפּאַסינג ינדאַסטריאַל, מעדיציניש און וויסנשאפטלעכע אַפּלאַקיישאַנז. אַטטאָסעקאַנד לייזערז בפֿרט געפֿינען זייער נישע אין די מעלוכע פון ​​וויסנשאפטלעכע פאָרשונג, ספּעציעל אין די ויספאָרשונג פון ראַפּאַדלי יוואַלווינג דערשיינונגען אין די דאָומיינז פון פיזיק און כעמיע, פאָרשלאָגן אַ פֿענצטער אין די מיקראָקאָסמיק וועלט ס שנעל דינאַמיש פּראַסעסאַז.

קאַטאַגערייזיישאַן דורך לאַזער מיטל דילינייץ לייזערז ווי גאַז לייזערז, האַרט-שטאַט לייזערז, פליסיק לייזערז און סעמיקאַנדאַקטער לייזערז. די דור פון אַטטאָסעקאַנד לייזערז טיפּיקלי כינדזשיז אויף גאַז לאַזער מידיאַ, קאַפּיטאַלייזינג אויף ניט-לינעאַר אָפּטיש יפעקץ צו פּראָדוצירן הויך-סדר האַרמאָניקס.

אין סאַכאַקל, אַטטאָסעקאָנד לייזערז קאַנסטאַטוט אַ יינציק קלאַס פון קורץ דויפעק לייזערז, אונטערשיידן דורך זייער ויסערגעוויינלעך קורץ דוירעס פון דויפעק, טיפּיקלי געמאסטן אין אַטטאָסעקאָנדס. ווי אַ רעזולטאַט, זיי האָבן ווערן ינדיספּענסאַבאַל מכשירים פֿאַר אַבזערווינג און קאַנטראָולינג די אַלטראַפאַסט דינאַמיש פּראַסעסאַז פון עלעקטראָנס אין אַטאָמס, מאַלאַקיולז און האַרט מאַטעריאַלס.

די פּראָטים פּראָצעס פון אַטטאָסעקאַנד לאַזער דור

אַטטאָסעקאַנד לאַזער טעכנאָלאָגיע שטייט אין די פאָרפראַנט פון וויסנשאפטלעכע כידעש, מיט אַ ינטריגינגלי שטרענג גאַנג פון באדינגונגען פֿאַר זיין דור. צו דערקלערן די ינטראַקאַסיז פון אַטטאָסעקאַנד לאַזער דור, מיר אָנהייבן מיט אַ קאַנסייס ויסשטעלונג פון זייַן אַנדערלייינג פּרינסאַפּאַלז, נאכגעגאנגען דורך לעבעדיק מעטאַפאָרז דערייווד פון וואָכעדיק יקספּיריאַנסיז. לייענער וואָס זענען נישט באַקאַנט מיט די ינטראַקאַסיז פון די באַטייַטיק פיזיק דאַרפֿן נישט פאַרצווייפלונג, ווייַל די נאָך מעטאַפאָרז צילן צו מאַכן די יסוד פיזיק פון אַטטאָסעקאַנד לייזערז צוטריטלעך.

דער דור פּראָצעס פון אַטטאָסעקאַנד לייזערז רילייז בפֿרט אויף די טעכניק באקאנט ווי הויך האַרמאָניק גענעראַטיאָן (HHG). פירסטלי, אַ שטראַל פון הויך-ינטענסיטי פעמטאָסעקאָנד (10 ^ -15 סעקונדעס) לאַזער פּאַלסיז איז טייטלי פאָוקיסט אויף אַ גאַסאַס ציל מאַטעריאַל. עס איז כדאי צו באמערקן אַז פעמטאָסעקאַנד לייזערז, ענלעך צו אַטטאָסעקאָנד לייזערז, טיילן די קעראַקטעריסטיקס פון פאַרמאָגן קורץ דוירעס פון דויפעק און הויך שפּיץ מאַכט. אונטער דער השפּעה פון די טיף לאַזער פעלד, עלעקטראָנס ין די גאַז אַטאָמס זענען מאָמענטאַלי באפרייט פון זייער אַטאָמישע קערן, טראַנסיענטלי אַרייַן אַ שטאַט פון פֿרייַ עלעקטראָנס. ווי די עלעקטראָנס אַסאַלייט אין ענטפער צו די לאַזער פעלד, זיי יווענטשאַוואַלי צוריקקומען צו און ריקאַמביין מיט זייער פאָטער אַטאָמישע קערן, קריייטינג נייַ הויך-ענערגיע שטאַטן.

בעשאַס דעם פּראָצעס, עלעקטראָנס רירן מיט גאָר הויך גיכקייַט, און ביי רעקאָמבינאַטיאָן מיט די אַטאָמישע קערן, זיי מעלדונג נאָך ענערגיע אין די פאָרעם פון הויך האַרמאָניק ימישאַנז, מאַנאַפעסטינג ווי הויך-ענערגיע פאָוטאַנז.

די פריקוואַנסיז פון די ניי דזשענערייטאַד הויך-ענערגיע פאָוטאַנז זענען גאַנץ מאַלטאַפּאַלז פון דער אָריגינעל לאַזער אָפטקייַט, וואָס איז גערופֿן הויך-סדר האַרמאָניקס, ווו "האַרמאָניקס" דינאָוץ פריקוואַנסיז וואָס זענען ינטאַגראַל מאַלטאַפּאַלז פון דער אָריגינעל אָפטקייַט. צו דערגרייכן אַטטאָסעקאַנד לייזערז, עס איז נייטיק צו פילטער און פאָקוס די הויך-סדר האַרמאָניקס, סאַלעקטינג ספּעציפיש האַרמאָניקס און קאַנסאַנטרייט זיי אין אַ פאָקאַל פונט. אויב געוואלט, דויפעק קאַמפּרעשאַן טעקניקס קענען ווייַטער פאַרקירצן די דויפעק פון די דויפעק, געבן הינטער-קורץ פּאַלסיז אין די אַטטאָסעקאַנד קייט. דאָך, די דור פון אַטטאָסעקאַנד לייזערז קאַנסטאַטוץ אַ סאַפיסטאַקייטיד און מאַלטיפאַסאַטיד פּראָצעס, וואָס פאָדערן אַ הויך גראַד פון טעכניש גווורע און ספּעשאַלייזד ויסריכט.

צו דימיסטיפיי דעם ינטראַקאַט פּראָצעס, מיר פאָרשלאָגן אַ מעטאַפאָריקאַל פּאַראַלעל גראָונדעד אין וואָכעדיק סינעריאָוז:

הויך-ינטענסיטי פעמטאָסעקאַנד לאַזער פּאַלסיז:

ענוויסיאָן האט אַ ויסערגעוויינלעך שטאַרק קאַטאַפּאַלט וואָס איז ביכולת צו טייקעף כערלינג שטיינער מיט קאָלאָסאַל ספּידז, ענלעך צו די ראָלע פון ​​הויך-ינטענסיטי פעמטאָסעקאָנד לאַזער פּאַלסיז.

גאַזעאַס ציל מאַטעריאַל:

בילד אַ באַרוט גוף פון וואַסער וואָס סימבאַלייזאַז די גאַסאַז פון ציל מאַטעריאַל, ווו יעדער דראַפּלאַט פון וואַסער רעפּראַזענץ מיריאַד גאַז אַטאָמס. דער אַקט פון פּראַפּעלינג שטיינער אין דעם גוף פון וואַסער אַנאַלאָגוסלי מירערז די פּראַל פון הויך-ינטענסיטי פעמטאָסעקאָנד לאַזער פּאַלסיז אויף די גאַסאַז פון ציל מאַטעריאַל.

עלעקטראָן באַוועגונג און רעקאָמבינאַטיאָן (פיזיקלי טערמד יבערגאַנג):

ווען פעמטאָסעקאַנד לאַזער פּאַלסיז פּראַל אויף די גאַז אַטאָמס ין די גאַסאַז פון ציל מאַטעריאַל, אַ באַטייטיק נומער פון ויסווייניקסט עלעקטראָנס זענען מאָומאַנטערי יקסייטאַד צו אַ שטאַט ווו זיי אָפּטיילן פון זייער ריספּעקטיוו אַטאָמישע נוקליי, פאָרמינג אַ פּלאַזמע-ווי שטאַט. ווי די ענערגיע פון ​​די סיסטעם דערנאָך דימינישיז (זינט די לאַזער פּאַלסיז זענען ינכעראַנטלי פּולסעד, מיט ינטערוואַלז פון ופהער), די ויסווייניקסט עלעקטראָנס צוריקקומען צו זייער געגנט פון די אַטאָמישע קערן, ריליסינג הויך-ענערגיע פאָוטאַנז.

הויך האַרמאָניק דור:

ימאַדזשאַן יעדער מאָל ווען אַ וואַסער דראָפּלעט פאַלן צוריק צו די ייבערפלאַך פון דער אָזערע, עס קריייץ ריפּאַלז, פיל ווי הויך האַרמאָניקס אין אַטטאָסעקאָנדע לייזערז. די ריפּאַלז האָבן העכער פריקוואַנסיז און אַמפּליטודז ווי די אָריגינעל ריפּאַלז געפֿירט דורך די ערשטיק פעמטאָסעקאַנד לאַזער דויפעק. בעשאַס די HHG פּראָצעס, אַ שטאַרק לאַזער שטראַל, ענלעך צו קאַנטיניואַסלי טאָסינג שטיינער, ילומאַנייץ אַ גאַז ציל, ווי די ייבערפלאַך פון די אָזערע. דעם טיף לאַזער פעלד פּראַפּעלז עלעקטראָנס אין די גאַז, אַנאַלאָג צו ריפּאַלז, אַוועק פון זייער פאָטער אַטאָמס און דעמאָלט פּולז זיי צוריק. יעדעס מאל ווען אן עלעקטראן קערט זיך צוריק צום אטאם, גיט ער ארויס א נייעם לאזער שטראל מיט א העכערע פרעקווענסי, ווי מער איינגעוויקלטע ריפל מוסטערן.

פילטערינג און פאָקוס:

קאַמביינינג אַלע די ניי דזשענערייטאַד לאַזער בימז ייעלדס אַ ספּעקטרום פון פאַרשידן פארבן (פריקוואַנסיז אָדער ווייוולענגטס), עטלעכע פון ​​וואָס קאַנסטאַטוט די אַטטאָסעקאַנד לאַזער. צו יזאָלירן ספּעציפיש ריפּאַל סיזעס און פריקוואַנסיז, איר קענען נוצן אַ ספּעשאַלייזד פילטער, ענלעך צו סאַלעקטינג די געוואלט ריפּאַלז, און נוצן אַ magnifying גלאז צו פאָקוס זיי אויף אַ ספּעציפיש געגנט.

דויפעק קאַמפּרעשאַן (אויב נייטיק):

אויב איר ציל צו פאַרמערן ריפּאַלז פאַסטער און קירצער, איר קענען פאַרגיכערן זייער פּראַפּאַגיישאַן מיט אַ ספּעשאַלייזד מיטל, רידוסינג די צייט וואָס יעדער ריפּאַל לאַסץ. די דור פון אַטטאָסעקאַנד לייזערז ינוואַלווז אַ קאָמפּלעקס ינטערפּליי פון פּראַסעסאַז. אָבער, ווען צעבראכן אַראָפּ און וויזשוואַלייזד, עס ווערט מער קאַמפּריכענסאַבאַל.