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
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Nam châm siêu dẫn lập kỉ lục 45,5 tesla
17/06/2019
Các nhà khoa học vừa chế tạo được nam châm siêu dẫn mạnh nhất thế giới, có khả năng tạo ra cảm ứng từ mạnh kỉ lục
Cẩm nang thám hiểm vũ trụ (Phần 26)
17/06/2019
SỰ RA ĐỜI CỦA CÁC SAO Các sao từ đâu mà có? Câu chuyện cơ bản là giống nhau với đa số sao, kể cả câu chuyện mà chúng ta
Cẩm nang thám hiểm vũ trụ (Phần 25)
17/06/2019
Chương 5 SỰ RA ĐỜI VÀ CUỘC ĐỜI CỦA CÁC SAO Rất, rất nhiều ngôi sao khác… vô số không thể tin nổi luôn. - Galileo
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 26)
15/06/2019
Đồng hồ cát 1336 Ambrogio Lorenzetti (1290-1348) Tác giả người Pháp Jules Renard (1864-1910) từng viết rằng, “Tình yêu tựa như
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 25)
15/06/2019
Giải thích cầu vồng 1304 Abu Ali al-Hasan ibn al-Haytham (965–1039), Kamal al-Din al-Farisi (1267–khoảng 1320), Theodoric xứ Freiberg
Stephen Hawking đúng: Nghiên cứu mới cho thấy lỗ đen có thể bốc hơi
14/06/2019
Vào năm 1974, Stephen Hawking đã đưa ra một trong những dự đoán nổi tiếng nhất của ông: các lỗ đen cuối cùng sẽ bốc hơi
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 40)
13/06/2019
TÀU NGẦM Những tàu ngầm đầu tiên cũng đi vào hoạt động trong thời Nội Chiến. Thật ra, chiếc tàu ngầm đầu tiên đã
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 39)
13/06/2019
CƠ SỞ VẬT LÍ CỦA CHÂN VỊT Các chân vịt thời ấy có hai hoặc ba cánh quạt gắn với một trục quay. Khi chân vịt quay, nó

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