Аттомикроскоп для наблюдения за сверхбыстрыми процессами

02.09.2024

Субатомный мир остается загадкой для науки не только из-за его крошечных размеров, но и из-за невероятной скорости происходящих в нем процессов. Физики из Университета Аризоны совершили прорыв, разработав самый быстрый в мире электронный микроскоп, способный фиксировать события, продолжающиеся всего одну квинтиллионную долю секунды.

Для того чтобы представить себе масштабы этой скорости, можно вспомнить, что хорошая фотокамера с выдержкой в миллисекунды способна сделать четкий снимок бегущего человека. Однако самые продвинутые технологии в мире, такие как просвечивающие электронные микроскопы, могут фиксировать движение электронов с разрешением в аттосекунды - невероятно короткие отрезки времени, равные одной квинтиллионной секунды. Чтобы лучше понять эту цифру, достаточно сказать, что в одной секунде столько же аттосекунд, сколько секунд в 31,7 миллиарда лет - времени, которое почти вдвое превышает возраст Вселенной.

До недавнего времени ученым удавалось сократить временные интервалы наблюдения до 43 аттосекунд. Это было признано "кратчайшим наблюдаемым событием, когда-либо созданным человечеством". Однако новый прорыв ученых из Аризоны позволил заморозить время на уровне всего одной аттосекунды, что дает уникальную возможность наблюдать за сверхбыстрыми процессами на атомном уровне.

Этот успех базируется на предыдущих исследованиях Пьера Агостини, Ференца Крауса и Анн Льюер, которые первыми смогли создать световые импульсы, достаточно короткие для измерения в аттосекундах. Именно за это достижение они были удостоены Нобелевской премии по физике в 2023 году.

Команда ученых, работающих над новым проектом, разработала устройство, названное аттомикроскопом. Процесс наблюдения начинается с того, что импульс ультрафиолетового света направляется на фотокатод, который высвобождает сверхбыстрые электроны внутри аттомикроскопа. Затем лазерный импульс разделяется на два луча, которые взаимодействуют с движущимися через микроскоп электронами. Один из этих лучей поляризован, и они приходят в разные моменты времени.

Эта техника позволила команде генерировать электронные импульсы продолжительностью всего в одну аттосекунду, что впервые дало возможность наблюдать сверхбыстрое движение электронов. Такой прибор открывает новые перспективы для исследований в квантовой физике, химии и биологии, позволяя изучать процессы, которые ранее были недоступны для науки.

"Мы все стремимся видеть движение электронов, и теперь, впервые, мы можем наблюдать часть электрона в движении", - отметил руководитель исследования Мохаммед Хассан.

Разработка аттомикроскопа открывает новые горизонты в изучении фундаментальных процессов на субатомном уровне, что может привести к значительным прорывам в различных областях науки.

"Мы все хотим видеть движение электронов. Впервые мы можем видеть часть электрона в движении", - отметил руководитель исследования Мохаммед Хассан.

<< Назад: Новая технология производства шоколада 02.09.2024

>> Вперед: Умный стайлер Dyson Airwrap 01.09.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Каждый живет в своей собственной реальности 22.09.2021 Эксперимент в области квантовой физики продемонстрировал ошеломляющую идею, которая раньше высказывалась лишь в рамках теории. Оказывается, при правильных условиях два человека могут наблюдать одно и то же событие с различным результатом - и оба будут правы! Физики из университета Хериот-Ватта продемонстрировали, как два человека могут получить опыт "разной реальности", воссоздав на практике классический умозрительный эксперимент по квантовой физике. В эксперименте участвуют два человека, наблюдающие одни и тот же фотон - наименьшую количественную единицу света, которая в разных условиях может проявлять свойства как волны, так и частицы. Фотон может существовать в одном из этих двух состояний, но до того, как кто-либо измерит его, он находится в так называемой "суперпозиции" - то есть, оба условия выполняются в одно и то же время. В рамках мысленного эксперимента один ученый спокойно анализирует фотон и определяет его положение. Другой же, не зная об измерениях первого, способен подтвердить, что фотон (а значит и все измерение первого ученого) все еще существует в квантовой суперпозиции всех возможных результатов. В результате, каждый ученый находится в своей собственной реальности. Причем технически оба правы даже в том случае, если не согласны друг с другом. Чтобы воплотить эту теорию в жизнь, потребовалась экспериментальная лазерная установка с системой расщепления лучей и серия из 6 фотонов, которые были измерены различными устройствами, заменявшими двух человеческих ученых. Согласно MIT Tech, разработки подобной установки предпринимались и раньше, однако это первый случай, когда кому-то удалось провести эксперимент до конца. Результаты исследования являются доказательством того, что когда дело доходит до квантовой физики, понятие "общая объективная реальность" попросту... перестает существовать.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026