 МОСКВА, 6 июн . Ученые из МФТИ и их коллеги из Японии и Китая научились 'заглядывать' внутрь молекул при помощи фемтосекундного лазера и наблюдать за изменениями в их структуре, которые длятся миллиардные доли миллиардной доли секунды, говорится в двух статьях, опубликованных в журнале Physical Review Letters.
'Пока аттосекундная физика находится в стадии фундаментальной науки, и практических применений у подобных наблюдений мало. Но можно предположить, что мы в будущем сможем 'стрелять' лазером в нужный момент в нужное место, обеспечивая контролируемый исход химического превращения”, заявил Олег Толстихин из Московского Физтеха в Долгопрудном.
Толстихин и физики из университета Нагойи (Япония) и университета Вуханя (Китай) смогли проследить за тем, как молекула оксида азота распадается на кислород и азот при столкновении с фотоном и затем объединяется назад через несколько аттосекунд (10 в минус 18 степени).
Как отмечают ученые, изучать подобные процессы крайне тяжело из-за их скоротечности, поэтому физикам приходится применять различные нетривиальные приборы и схемы проведения эксперимента, для того чтобы сделать их 'видимыми' для наших приборов.
Один из таких методов заключается в использовании туннельной ионизации. Облучая молекулу NO при помощи слабого ультрафиолетового импульса, ученые переводили электроны в ней в возбуждённое состояние. После этого следовала мощная инфракрасная вспышка лазера, которая заставляла электрон покинуть молекулу благодаря эффекту квантового туннелирования.
Оторвавшись от молекулы под действием сильного лазерного поля, электрон возвращался обратно и 'разбивал' молекулу на положительный ион азота и атом кислорода. Затем ученые измеряли распределение ионов азота, что позволило им измерить то, как поляризация импульса лазера влияла на вероятность распада молекулы NO. Результаты эксперимента хорошо согласуются с предсказаниями асимптотической теории туннельной ионизации.
Фото: Олег ТолстихинФотография молекулы NO до и после ее возбуждения
Получив подобные результаты, Толстихин и его коллеги разработали методику наблюдений за молекулами, используя подобный подход, который они описали во второй статье. Теоретический анализ этого процесса показал, что данный прием позволяет наблюдать, что произошло с атомом или молекулой за время между вылетом электрона и его возвращением к иону с аттосекундным разрешением, и даже получать голографическую трехмерную 'фотографию' того, как выглядела молекула до столкновения.
Это, как надеются авторы статьи, дает надежду на то, что подобные наблюдения за самыми быстрыми процессами в мире физики можно будет вести и для других молекул и атомов. |
