Нобелевскую премию по физике присудили за аттосекундные световые импульсы

Лид-абзац Физика элементарных частиц получила новый инструмент для наблюдения за микромиром: Нобелевская премия 2023 года присуждена за технологии, позволяющие «сфотографировать» движение электрона. Это открывает путь к созданию сверхбыстрой электроники и принципиально новых методов диагностики заболеваний на молекулярном уровне. Лауреатами стали Анн Л’Юилье, Ференц Краус и Пьер Агостини за разработку методов генерации аттосекундных световых импульсов.

Остановить мгновение: как ученые поймали электрон

Шведская королевская академия наук отметила вклад исследователей в создание сверхкоротких вспышек света, продолжительность которых измеряется в аттосекундах (10^-18 секунды). В одной секунде содержится столько же аттосекунд, сколько секунд прошло с момента Большого взрыва. Именно в этом временном масштабе происходят фундаментальные процессы внутри атомов — движение электронов. Экспериментальные методы лауреатов позволяют фиксировать изображения этих процессов, что ранее считалось невозможным. Как подчеркнула глава нобелевского комитета по физике Ева Олссон, человечество наконец «открыло дверь в мир электронов».

Прорыв в аттофизике и практическое применение

Созданные импульсы уже доказали свою эффективность. В перспективе они найдут применение в двух ключевых областях:

• Электроника: возможность управлять движением электронов на атомном уровне позволит создавать процессоры, работающие в тысячи раз быстрее современных кремниевых аналогов.
• Медицина: аттосекундная спектроскопия способна идентифицировать биомаркеры заболеваний по характерным изменениям электронных оболочек молекул, что открывает путь к сверхранней диагностике.

Три столпа новой физики: вклад каждого лауреата

Путь к аттосекундным измерениям начался более трех десятилетий назад. Анн Л’Юилье, профессор физики Лундского университета, в 1987 году совершила фундаментальное открытие: при пропускании инфракрасного лазерного излучения через инертный газ возникают обертоны света. Этот эффект позволил в 2003 году сгенерировать рекордный импульс длительностью всего 170 аттосекунд. Пьер Агостини из Университета штата Огайо в 2001 году пошел дальше, создав целую серию импульсов, каждый из которых длился 250 аттосекунд. Это позволило наблюдать процессы в динамике. Ференц Краус, работающий в Мюнхенском университете имени Людвига и Максимилиана, завершил триаду: он сгенерировал и измерил первый в истории искусственный аттосекундный импульс продолжительностью 650 аттосекунд, что официально положило начало новой научной дисциплине — аттофизике. Ранее физики могли изучать лишь усредненные параметры атомов, не имея возможности заглянуть внутрь их быстропротекающих процессов. Открытия последних лет, удостоенные Нобелевской премии, кардинально меняют эту ситуацию. Теперь исследователи получили в руки «камеру» с рекордным временным разрешением, способную запечатлеть то, что происходит за несколько десятых долей аттосекунды. Это решение Нобелевского комитета знаменует собой переход от фундаментальной теории к практическим технологиям. Возможность манипулировать электронами в реальном времени не просто дополняет существующие знания — она создает основу для новой технологической парадигмы. В ближайшие десятилетия мы станем свидетелями того, как аттосекундная физика превратится из лабораторного курьеза в инженерную реальность, меняя облик вычислительной техники и медицинской диагностики.