Игорь Лалаянц
В эксперименте китайских физиков использовались световые импульсы ничтожно малой энергии.
Иллюстрация создана с помощью GigaChat
Толпа на улице обычно хаотична и непредсказуема. Иное дело мерный шаг легионеров римской когорты. От этого слова «когорта» было образовано название физического явления, известного как когерентность. Советским физикам, пионерам квантовой электроники Николаю Басову и Александру Прохорову в 1950-х годах удалось создать устройство, основанное на упорядочивании и усилении электромагнитного излучения квантовыми системами. В 1950-х годах они независимо от американских коллег разработали принципиально новые квантовые генераторы (мазеры), то есть источник когерентного микроволнового излучения. Это открытие стало фундаментом для создания лазеров. За океаном такую же «штуку» сделал Чарльз Таунс. В 1964 году всем троим за фундаментальные работы в области квантовой электроники была присвоена Нобелевская премия по физике.
Лазер, как известно, генерирует свой луч, используя кристалл. Удерживать же пучок положительно заряженных ионов – протонов (p+) в «трубе» ускорителя элементарных частиц можно, только если выкачать из нее воздух, то есть получив глубокий вакуум. Соединить все перечисленные условия удалось физикам Восточного университета в Шанхае. Статья с результатами их исследований опубликована в журнале Nature.
Получив практически полный вакуум (BSV – Bright Squeezed Vacuum), шанхайцы использовали аттосекундные (10–18 c) лазерные импульсы ничтожно малой энергии – в среднем всего 300 наноджоулей. Применение когерентного света с энергией импульса 7,1 микроджоулей (7,1х10–6 Дж) дало 20-кратный квантовый скачок энергии импульса когерентного света. Помогло этому также применение титан-сапфирового умножителя с частотой 10 кГц, а также двухкаскадного кристалла из бората бора (BBo). Пиковая мощность световых импульсов достигала гигантских значений – 1013 Ватт/кв. см.
Световые потоки с помощью вогнутых зеркал с посеребрением фокусировались на натриевую мишень, вернее на струю разреженных, низкой плотности паров натрия (Na). Он, легко отдавая свой электрон, поддается ионизации. Тем самым когерентный свет дал фотоионизацию атома Na.
Получение одиночных электронов – давнишняя мечта исследователей, относительно давно научившихся генерировать отдельные фотоны. Пока вероятность туннельной ионизации чрезвычайно мала, не превышая 0,01% для каждого лазерного импульса, но показана реальность такого подхода.
