Der Bau dieses großen wissenschaftlichen Geräts steht kurz bevor! Was genau ist die Attosekunde, die als schnellste „Taschenlampe“ der Menschheit gilt?

Nachrichten aus der Songshan Lake Science City in Dongguan, Guangdong zufolge hat die Anlage für fortschrittliche Attosekundenlaser, eine wichtige nationale wissenschaftliche und technologische Infrastruktur, offiziell die Haushaltsgenehmigung der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission erhalten und steht kurz vor dem Bau.

Bildquelle: Offizielle Website des Verwaltungsausschusses der High-Tech-Industrieentwicklungszone Dongguan Songshan Lake

Moderne Attosekundenlaseranlagen sind eine wichtige nationale wissenschaftliche und technologische Infrastruktur. Am 25. April 2023 wurde das Attosecond Science Center am Songshan-See in Dongguan offiziell eröffnet. Berichten zufolge wird die fortschrittliche Attosekundenlaseranlage nach ihrer Fertigstellung die erste wissenschaftliche Attosekundenlaser-Großanlage in Asien und die zweite weltweit sein. Das Gerät dürfte zudem das zweite große nationale Bauprojekt für wissenschaftliche und technologische Infrastruktur sein, das in diesem Jahr in der Songshan Lake Science City begrüßt wird.

Attosekunden ermöglichen es Wissenschaftlern, „Licht“ zu sehen

Was ist eine Attosekunde? Einfach ausgedrückt ist eine Attosekunde eine Zeiteinheit, 1 Attosekunde entspricht 10-18 Sekunden. Wenn beispielsweise das Licht etwa eine Sekunde braucht, um von der Erde zum Mond zu gelangen, kann es in einer Attosekunde nur 0,3 Nanometer zurücklegen, was etwa einem 200.000stel des Durchmessers eines Haares entspricht.

Das menschliche Auge ist möglicherweise in der Lage, Veränderungen in Dingen der alltäglichen Welt zu erkennen. Wenn Wissenschaftler jedoch die mikroskopische Welt beobachten und untersuchen, beispielsweise die Bewegung von Partikeln in der mikroskopischen Welt oder die Bewegung von Elektronen bei chemischen Reaktionen erfassen, ist dies mit gewöhnlichen Kameras oder bestimmten Geräten, die eine kürzere Belichtungszeit erfordern, nicht möglich. Die Konzepte „Pikosekunde“ und „Femtosekunde“ entstanden nach und nach. „Pikosekunden“ (10 hoch -12 Sekunden) können zur Beobachtung der Dynamik der Molekülrotation verwendet werden, und „Femtosekunden“ (10 hoch -15 Sekunden) können zur Beobachtung der Schwingungsdynamik chemischer Bindungen verwendet werden. Die Verwendung ultraschneller Optik zur Beobachtung der Dynamik dieser ultraschnellen Phänomene kann unser Verständnis von Materie und Molekülen vertiefen.

Im Laufe kontinuierlicher Forschung entstand „Attosekunde“ und wurde zu einem neuen Werkzeug für wissenschaftliche Forscher, um die elektronische Welt zu erforschen. Mithilfe von Attosekundenlasern können Wissenschaftler die Bewegung von Elektronen im Inneren von Atomen beobachten, als würden sie einen Film in Zeitlupe ansehen, und die Wechselwirkungen zwischen ihnen erforschen, als könnten sie Licht „einfangen“.

Attosekundenlaser: Den „Super-Verschluss“ für die Elektronenbewegung drücken

Wenn sich in der mikroskopischen Welt ein Elektron zwischen Atomen bewegt, ändern sich seine Position und Energie in der Größenordnung von Attosekunden. Wer die Bewegungszustände von Elektronen erforschen und „Videos davon aufnehmen“ möchte, ist auf die Hilfe von Attosekunden-Laserpulsen angewiesen. Ein Attosekunden-Laserpuls ist ein Lichtblitz mit einer Dauer von Attosekunden.

Attosekundenlaser bieten eine neue technische Möglichkeit zur Untersuchung wichtiger wissenschaftlicher Grundlagenprobleme in der Physik, Chemie, Materialwissenschaft, Informatik, Biomedizin und anderen Disziplinen . Am 3. Oktober 2023 gab die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften bekannt, dass der Nobelpreis für Physik in diesem Jahr an Pierre Agostini, Ferenc Kraus und Anne Lüller verliehen wurde, in Anerkennung ihrer „experimentellen Methode zur Erzeugung von Attosekunden-Lichtimpulsen zur Untersuchung der Elektronendynamik in Materie“.

Bildquelle: Offizielle Website des Nobelpreises

Die Attosekunden-Pulslichttechnologie ist die schnellste Zeitskala, die derzeit vom Menschen beherrscht wird. Es ist wie ein Lineal. Je feiner die Skala, desto höher die messbare Genauigkeit. Die Entwicklung der Attosekundenpulslasertechnologie wird viele große Durchbrüche in der wissenschaftlichen und technologischen Forschung in Bereichen wie Freie-Elektronen-Lasern, steuerbarer Hochtemperatur-Supraleitung und elektronischer Informationsverarbeitung auslösen.

Umfassende Quellen: Offizielle Website des Verwaltungsausschusses der High-Tech-Industrieentwicklungszone Dongguan Songshan Lake, Science and Technology Daily, Xinhua Daily usw.