2023년 노벨 물리학상 발표, 아토초 광펄스 분야 과학자 3명 수상

10월 3일 이 사이트의 소식에 따르면 2023년 노벨 물리학상은 아토초 광 펄스 생성을 위한 실험 방법 연구에 기여한 공로를 인정받아 피에르 아고스티니(Pierre Agostini), 페렌크 크라우스(Ferenc Kraus), 앤 룰리에(Anne Lhuillier)에게 수여된다고 발표되었습니다. 전자 역학

공식적으로 "그들의 기여로 사람들은 이전에는 추적할 수 없었던 매우 짧은 프로세스를 연구할 수 있게 되었습니다"라고 밝혔으며, 1,100만 스웨덴 크로나(이 사이트 참고: 약 730만 위안)의 상금이 세 명의 우승자에게 균등하게 분배됩니다.

왕립과학원은 세 명의 물리학자가 "전자 이동이나 에너지 변화의 빠른 과정을 측정하는 데 사용할 수 있는 극도로 짧은 광 펄스를 생성하는 방법을 시연했다"고 말했습니다. 이는 "인간이 전자를 탐구할 수 있는 문을 열었습니다" 원자와 분자 내부의 세계는 "새로운 길을 제공합니다."

사람들이 세상을 관찰하는 시간 규모가 아토초(10^~18초) 수준에 도달했기 때문에 사람이 관찰할 수 있는 공간 해상도도 원자 규모(0.1nm)에 도달할 수 있습니다. 및 1초 미만의 원자 규모(예를 들어 분자 결합의 파괴 및 재형성 포함).

이 시공간 규모에서 생물학, 화학, 물리학에 대한 사람들의 연구 경계는 점점 흐려지고 있습니다. 이러한 미세한 현상의 근원은 전자의 움직임에 있기 때문입니다

그래서 아토초 광 펄스가 탄생했습니다. 아토초 펄스 레이저의 출현은 레이저 과학 역사상 가장 중요한 이정표 중 하나로 여겨지며, 그 응용 가능성은 헤아릴 수 없을 정도로 현재 물리학, 화학, 생물학 등 여러 분야에서 중요한 연구 방법이 되었습니다.

보통 레이저는 발광 지속 시간에 따라 연속 레이저와 펄스 레이저로 구분됩니다. 펄스 레이저는 일련의 작은 간격으로 광 펄스를 방출하는 방식으로 작동하며, 레이저 기술의 지속적인 발전으로 인해 피크 출력이 매우 높습니다. 레이저의 펄스 폭도 지속적으로 줄어들고 있습니다. 2001년 페렌츠 크라우스(Ferenc Kraus) 연구 그룹은 가스 고차 고조파를 실험적으로 사용하여 펄스 폭 650의 단일 광 펄스를 생성하는 데 성공했으며, 광 펄스 폭이 처음으로 아토초 수준에 도달했으며 이후 폭의 획기적인 발전이 계속되었습니다. 예를 들어 우리나라 시안광학기계연구소는 2021년과 마찬가지로 아토초 광펄스 발생 및 측정 결과 75개를 획득했다.

지금쯤이면 절반 정도 이해하셨을 겁니다. 아토초 광 펄스는 발광 지속 시간이 극히 짧은 광 펄스이며 펄스 폭은 1fs(펨토초, 즉 10-15

) 미만입니다. 에스). 현재 아토초 펄스 레이저는 주로 불활성 가스에 작용하는 펨토초 레이저(초고속 및 초강력 레이저라고도 함)에 의해 생성된 고차 고조파에 의해 구현된다는 점을 언급할 가치가 있습니다

아토초 광 펄스 이 기술의 출현으로 사람들은 다음을 수행할 수 있습니다. 아토초 수준의 초고시간 분해능과 원자 수준의 초고공간 분해능을 결합하여 원자-아원자 현미경 세계에서 초고속 프로세스를 제어하고 이해하려는 꿈을 실현합니다.

미국, 유럽, 일본 등은 엄청난 잠재적 응용 가치를 고려하여 아토초 레이저 기술을 향후 10년 레이저 과학 발전을 위한 가장 중요한 개발 방향 중 하나로 꼽았습니다.

아토초 광 펄스가 출현하기 전에 초단 펄스 레이저 생성의 이론적 기초는 항상 아인슈타인의 에너지 준위 전이 유도 방출이었습니다. 유도 방출 이론에 따르면, 결합 에너지 준위의 전자는 핵 근처에서만 이동할 수 있으며 저장되는 에너지는 제한되어 있습니다. 일반적으로 상부 및 하부 에너지 준위 전이에 의해 방출되는 광자에 해당하는 파장은 가시광선에 가깝습니다. 가시광선의 광학 주기는 일반적으로 1fs보다 높으며, 이는 더 짧은 아토초 광 펄스를 생성하는 데 사용하기가 분명히 어렵습니다.

현재 사람들은 원자와 분자의 초고속 전자 역학을 연구하기 위해 주로 아토초 광 펄스를 사용합니다. 원자의 물리적 현상에는 주로 원자 내 전자 이온화, 다중 전자 오거 붕괴, 전자 여기 이완 및 이미징 등이 포함됩니다. 분자에 관한 연구는 주로 분자의 해리 과정과 제어, 분자 진동과 회전과 초고속 전자 운동의 결합 등에 중점을 두고 있습니다.

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