中佛罗里达大学 信用:Unsplash/CC0公共领域 中佛罗里达大学的研究人员正在让所有学科的研究人员更容易接触到阿秒科学的前沿领域
他们帮助开拓该领域的方法在今天发表在《科学进步》杂志上的一项新研究中有详细介绍
阿秒是十亿分之一秒的十亿分之一，以阿秒精度进行测量的能力使研究人员能够研究原子和分子内部电子在自然时间尺度下的快速运动
测量这种快速运动可以帮助研究人员理解光与物质相互作用的基本方面，这可以为获取太阳能发电、检测化学和生物武器、进行医学诊断等工作提供信息
“阿秒科学的主要挑战之一是它依赖于世界一流的激光设备，”UCF物理系助理教授、该项研究的首席研究员迈克尔·基尼说
“我们很幸运在UCF这里有一个，全世界可能还有十几个
但不幸的是，它们都不是真正的“用户设施”，其他领域的科学家可以进来使用它们进行研究
" 奇尼说，这种途径的缺乏为化学家、生物学家、材料科学家和其他人创造了一个障碍，他们可以从将阿秒科学技术应用到他们的领域中获益
“我们的工作朝着让阿秒脉冲更容易获得的方向迈出了一大步，”奇尼说
“我们展示了工业级激光器，它可以从几十家供应商那里以大约10万美元的价格购得，现在可以用来产生阿秒脉冲
" Chini表示，这种设置很简单，可以与各种不同参数的激光器配合使用
阿秒科学的工作原理有点像声纳或三维激光测绘，但规模要小得多
当阿秒光脉冲通过材料时，与材料中电子的相互作用会使脉冲变形
通过测量这些失真，研究人员可以构建电子的图像，并制作它们运动的电影
通常，科学家使用复杂的激光系统作为阿秒科学的驱动激光，需要大型实验室设施和洁净室环境
阿秒研究所需的极短光脉冲的产生——基本上只包括电磁ic波的单个振荡周期——还需要通过充满惰性气体(如氙或氩)的管子传播激光，以便及时进一步压缩脉冲
但Chini的团队已经开发出一种方法，可以从更常见的工业级激光中获得如此少周期的脉冲，而这种激光以前只能产生更长的脉冲
它们通过在管中使用分子气体(如一氧化二氮)而不是惰性气体，并改变它们通过气体发送的脉冲长度，来压缩来自工业级激光器的大约100个周期的脉冲
在他们的论文中，他们演示了压缩到只有1
研究人员说，6个周期，单周期脉冲是这项技术可以实现的
UCF物理系博士生、该研究的主要作者约翰·比塔尔说，气体的选择和脉冲的持续时间是关键
“如果试管中充满分子气体，特别是线性分子气体，由于分子与激光场对齐的趋势，效果会增强，”比塔尔说
“然而，这种由排列引起的增强只有在脉冲足够长，既能引起旋转排列，又能感受到由它引起的效应时才会出现，”他说
“气体的选择很重要，因为旋转排列时间取决于分子的惯性，为了最大限度地增强，我们希望这与激光脉冲的持续时间一致
" 比塔尔说:“与使用商业、工业级激光相关的复杂性的降低，可以使阿秒科学变得更容易接近，并且可以让几乎没有激光背景的科学家进行跨学科应用。”
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