Канадские физики предложили новый способ применения лазеров для изучения ультрабыстрых процессов в ядрах. Томас Брейбек (Thomas Brabec) и его коллеги из Оттавского университета и Института молекулярных наук (Steacie Institute of Molecular Sciences), также расположенного в Оттаве, считают, что их метод позволит рассмотреть новые подробности ядерных событий в ультракороткой временной шкале.

Все основано на уже существующих методах ионизации атома посредством электрического поля лазерного пучка высокой интенсивности с целью удаления свободного электрона из родительского иона (образуется электронная "дырка"). После того как электрическое поле меняет направление, электрон возвращается назад к иону. Ультракороткий импульс ультрафиолетового излучения позволяет чередовать эти события, и тогда этот импульс - или непосредственно электрон - может использоваться для зондирования атома в пикосекундной, фемтосекундной и даже аттосекундной шкале времени (аттосекунда - это одна миллиардная миллиардной доли секунды, т.е. 1 ас = 10^-18 с). При этом засекается время, за которое возбужденные электроны отдают часть своей энергии и возвращаются на более стабильные энергетические уровни. Для сравнения: в атоме водорода электрон совершает один оборот вокруг ядра за 24 аттосекунды, а чтобы увидеть пулю, пробивающую помидор, достаточно микросекундных импульсов.

В настоящее время описанный механизм "перестолкновений" эффективен только при условии, что электроны имеют энергии ниже приблизительно 1 килоэлектронвольта. А современный предел "временного разрешения" составляет сотни аттосекунд. При более высоких энергиях сила Лоренца, действующая в магнитном поле лазерного пучка, подталкивает электрон в том же направлении, в котором направлен сам лазерный пучок, а это приводит к тому, что электрон "пропускает" свою цель.

Теперь Брейбек и его коллеги показали, что теоретически можно устранить неблагоприятный эффект от воздействия силы Лоренца, если заменить один лазерный пучок парой лазерных пучков с круговой поляризацией, противоположно направленных. Вычислено, что результирующее электрическое поле этих двух лазеров сможет "работать" с электронами с энергиями, составляющими мегаэлектронвольты, запуская их назад к родительским ионам.

"В результате такие токи электронов сопоставимы с токами, достижимыми в крупных ускорителях, - говорит Брейбек. - Мы показали, что эти токи достаточны, чтобы возбудить ядерные реакции. Вдобавок ко всему электронный импульс чрезвычайно короток, поэтому становится возможным проведение исследований ядерных процессов в аттосекундной шкале времени". Помимо ядерной физики, подобная идея, как полагают Брейбек и его коллеги, может быть применена к любой ситуации, где сила Лоренца играет какую-либо важную роль, например, в физике плазмы.

Источник:
Lasers overcome the Lorentz force - PhysicsWeb

Ссылки:
Удивительная физика световых мгновений - "Наука и жизнь"
Камера, способная "запечатлеть" электрон - Новости из Британии: Наука и техника
Физика становится все быстрее - NTR.ru