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:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Графическая карта AMD FirePro W4300 03.12.2015 Компания AMD представила графическую карту AMD FirePro W4300 для систем автоматизированного проектирования (САПР), которая может быть установлена как в компактных рабочих станциях (SFF), так и в корпусах Tower. Карта AMD FirePro W4300 сочетает в себе графический процессор и 4 гигабайта памяти GDDR5, размещенные на низкопрофильной плате, что дает возможность использовать ее как в корпусах SFF, так и в полноразмерных системах. Теперь организации могут упростить процесс управления своими ИТ-активами, выбирая одно и то же производительное графическое решение для всех типов рабочих станций, подчеркнули в компании. Профессиональная графическая карта AMD FirePro W4300 оптимизирована для работы с новейшими приложениями САПР, в числе которых - Autodesk AutoCAD, Inventor и Revit, Dassault Systemes Solidworks и CATIA, PTC Creo, Siemens NX и многие другие. Профессионалы инженерной сферы могут работать с большими геометрическими моделями, используя механизмы ускорения на ГП для своих проектов, например, новый режим Order Independent Transparency (OIT) в Solidworks. У пользователей появляется возможность повысить производительность своего труда за счет визуализации рабочих процессов на 6 дисплеях, а также работы с разрешениями до 4K и даже 5K. "Мы разработали AMD FirePro W4300 специально для САПР, - рассказал Шон Берк (Sean Burke), вице-президент и генеральный менеджер Radeon Technologies Group в AMD. - Пользователи систем САПР могут положиться на графические карты AMD FirePro, потому что они поддерживают все функции используемых ими приложений, а также способствуют визуализации разработанного дизайна. Теперь это все стало возможно делать без каких-либо компромиссов на базе новейших энергоэффективных рабочих станций малого форм-фактора". Карта AMD FirePro W4300 работает на базе архитектуры AMD Graphics Core Next (GCN), что помогает ей повысить производительность и увеличить степень утилизации ресурсов. Среди главных особенностей новой карты: 4 ГБ GDDR5 памяти ГП для объемных проектов - обеспечивают повышение скорости отклика приложений; четыре интерфейса стандарта DisplayPort 1.2a (с поддержкой до 6 дисплеев через концентратор MST) и технология AMD FreeSync - дают возможность ГП контролировать частоту обновления экрана, вести нелинейное обновление картинки, необходимое для мультимедийных и развлекательных приложений и рабочих процессов; сертификация более чем для 100 различных приложений - гарантирует повышенную производительность (в их число входят популярные решения для дизайна и инженерных работ, а также мультимедийные и развлекательные приложения; драйверы профессиональной графики AMD FirePro обновляются несколько раз в год, предлагая пользователям новые функции и обеспечивая рост производительности).

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025