Dùng trường laser hai màu tạo ra các xung atto giây tách biệt

Phổ laser phân giải thời gian cực nhanh là một kĩ thuật sử dụng sự tương tác của ánh sáng với vật chất để nghiên cứu tính chất của các hệ vật lí. Các nhà nghiên cứu có thể tạo ra những xung laser kéo dài chỉ hàng atto giây – phần tỉ tỉ của giây – để khảo sát cơ chế động lực học hạt nhân trong những trạng thái khác nhau của vật chất, kể cả các đơn nguyên tử.

 

Hình minh họa ánh sáng phát ra từ hai laser. Ảnh: iStockphoto/RapidEye

Việc tạo ra các xung atto giây tách biệt một cách xác thực đang là một thử thách. Thông thường, các nhà vật lí sử dụng các xung laser vài chu kì với bước sóng hồng ngoại gần làm máy bơm để ion hóa những nguyên tử nhất định theo cơ chế ion hóa xuyên hầm (thường là các nguyên tử khí trơ). Theo đó, một electron chịu ảnh hưởng của thế hiệu dụng, xuyên hầm ra vùng tự do, sau đó trở lại kết hợp với ion mẹ và phát ra sóng ánh sáng với tần số cao hơn nhiều so với tần số ở laser bơm vào. Đó gọi là “sự phát xạ sóng hài bậc cao” (viết tắt là HHG), vì vậy, kết quả là ta thu được laser trong vùng tử ngoại ngắn, tạo ra một xung atto giây.

Eiji Takahashi cùng các đồng nghiệp của ông tại Viện Khoa học Cao cấp RIKEN ở Wako, Nhật Bản, hợp tác với các nhà khoa học tại trường Đại học Công nghệ Vienna, Áo, vừa báo cáo một phương pháp dễ dàng tạo ra các xung atto giây tách biệt, vượt trội hơn mọi nỗ lực trước đây vì tính đơn giản và tính xác thực của nó.

Một số nhóm nghiên cứu trong thời gian gần đây đã tạo ra được những xung laser tách biệt ngắn cỡ 80 atto giây. Tuy nhiên, năng lượng của chúng vẫn quá thấp để sử dụng trong thực tiễn, vì năng lượng của các xung bơm bị hạn chế. Năng lượng bơm cao sẽ gây ra sự ion hóa chất khí cao độ sao cho các nguyên tử bị va chạm bởi các xung bơm sẽ bị ion hóa cao, nhưng điều này sẽ cản trở toàn bộ quá trình tái va chạm. Ngoài ra, để đảm bảo sự sản sinh xác thực của các xung atto giây tách biệt, thì pha của sóng mang đi liền với xung bơm cần phải được ổn định hóa, điều đó đòi hỏi một quá trình phức tạp và tốn kém.

Để khắc phục những hạn chế này, Takahashi và các cộng sự đã sử dụng một trường laser hai màu: một laser bơm với bước sóng 800 nm chồng lên một laser 1300 nm. Sự kết hợp của hai laser này cho phép tạo ra một phổ điều hòa cao hơn mà không cần ổn định hóa pha sóng mang.

Điều quan trọng là họ sử dụng các laser thông thường có sẵn trên thị trường và giá cả không đắt. “Cách phối hợp laser hai màu mới lạ như thế này còn cho phép người ta khử đi rõ rệt sự ion hóa bia chất khí không có lợi”, Takahashi lưu ý.

Takahashi còn cho biết phương pháp này có tiềm năng tạo ra các xung tia X, tia tử ngoại cực ngắn, tách biệt, vào hàng atto giây với năng lượng megajoule từ một hệ thống kiểu để bàn. Ông tin rằng điều này sẽ mở ra cánh cửa sang địa hạt của khoa học atto giây phi tuyến cao.

Nguồn: RIKEN, PhysOrg.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 90)
25/05/2020
Đồng hồ tròn năm 1841 Những đồng hồ đầu tiên không có kim phút. Kim phút chỉ trở nên quan trọng cùng với sự phát triển
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 89)
25/05/2020
Định luật Joule về sự tỏa nhiệt do dòng điện 1840 James Prescott Joule (1818-1889)   Các bác sĩ phẫu thuật thường ăn
Câu chuyện phát minh laser: Và thế là có ánh sáng!
22/05/2020
Kỉ niệm 60 năm laser ra đời. Bài của Pauline Rigby trên tạp chí Physics World, số tháng 5/2020. Cuộc đua chế tạo laser đã khởi
Tìm hiểu nhanh về Vật chất (Phần 9-Hết)
21/05/2020
Chương 9 Vật chất tối và năng lượng tối Khi chúng ta nhìn vào không gian sâu thẳm với kính thiên văn của mình, chúng ta nhìn
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 100-Hết)
19/05/2020
Oganesson Việc tạo ra các nguyên tố siêu nặng mới là một bài tập thực hành trong việc theo đuổi bóng ma nguyên tử. Những
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 99)
19/05/2020
Moscovium Món chén Thánh của nghiên cứu nguyên tố siêu nặng là định vị cái gọi là các hòn đảo ổn định. Đây là những
Galileo và bản chất của khoa học vật lí
13/05/2020
3.1 Giới thiệu Có ba câu chuyện được kể lại. Chuyện thứ nhất kể Galileo là một nhà triết học tự nhiên. Không giống
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 50)
12/05/2020
15. NHỮNG CHỈ TRÍCH ĐANG QUY KẾT Năm 2000, một cuộc tranh cãi dữ dội nổ ra trong cộng đồng khoa học. Một trong những người

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com