Fhoireann Taighde SZTU Aimsíonn Meicníocht Nua Radaíochta Comhleanúnach i Pulsanna Attosecond

Le déanaí, mhol foireann an Ollaimh Ruan Shuangchen agus an tOllamh Zhou Cangtao ó Ollscoil Teicneolaíochta Shenzhen (SZUT) den chéad uair ar domhan scéim fhisiceach chun bíoga attosecond a ghiniúint agus turraing optúil comhleanúnach fo-timthriall ó réimse eireaball plasma superluminal, agus mhínigh sé meicníocht nua chun radaíocht chomhleanúnach a ghiniúint atá faoi cheannas comhghníomhú na leictreon. Foilsíodh na torthaí taighde san irisleabhar idirnáisiúnta is fearr ar an bhfisic, Physical Review Letters, faoin teideal "Subcycle optach comhleanúnach ó dhúiseacht plasma superluminal". Is é an tOllamh Cúnta Hao Peng céad údar an pháipéir, agus is iad na hOllúna Taiwu Huang, Cangtao Zhou agus Shuangshen Ruan na húdair chomhfhreagracha.
Is féidir le radaíocht tonnta leictreamaighnéadacha a fheiceáil i ngach áit inár saol agus tá dlúthbhaint aige lenár saol, mar shampla solas na gréine agus soilse sa bhanna infheicthe, fón póca agus comharthaí WIFI sa bhanna micreathonn, foinsí solais photolithography sa bhanna ultraivialait mhór agus X-ghathanna. sa bhanna ardfhuinnimh. Mar sin féin, tá an chuid is mó den solas sa nádúr solas neamh-chomhleanúnach, a bhfuil minicíochtaí casta aige, pointeáil spásúil an-leathan agus céimeanna chaotic. Ceapadh an chéad fhoinse solais comhleanúnach, an léasair, sna 1960í. Maidir le solas comhleanúnach, mar gheall ar chomhleanúnachas na gcomhpháirteanna speictreach atá ann, tá difríocht chéim gach comhpháirt socraithe, agus mar sin is féidir modhnú agus comhbhrú bíoga solais a bhaint amach, ionas go bhfaighidh siad foinse solais chomhleanúnach le gearr an-ghearr. ré agus buaicchumhacht an-ard.
Tháinig foinsí solais comhleanúnacha cosúil le léasair uileláithreach go luath tar éis iad a thabhairt isteach, agus is féidir iarratais thábhachtacha léasair a fháil i ngach áit, ó thaighde eolaíoch, tionscail agus míleata go cumarsáid, siamsaíocht agus na healaíona, chomh maith lenár saol laethúil. Thug forbairt na teicneolaíochta léasair agus a feidhmchláir roinnt Duaiseanna Nobel chun cinn freisin, mar shampla Duais Nobel san Fhisic 2018 a bronnadh ar Gerard Mourou agus an tOllamh Donna Strickland as aimpliú léasair chirped-pulse a aireagán, rud a mhéadaigh léasair. gile (dlús cumhachta) thart ar 10 n-ord méide, ar mó é ná gile solas na gréine faoi thart ar 21 ordú méide; agus bronnadh Duais Nobel na Fisice i mbliana ar Pierre Agostini, Ferenc Krausz agus an tOllamh Anne L'Huillier, aireagóirí bíoga attosecond an tsolais, atá gearr go leor chun íomhánna a ghabháil d'éabhlóid inmheánach na n-adamh agus na móilíní.

(a) Foinse solais sa nádúr; (b) Foinse solais chomhleanúnach arna chruthú ag an duine - léasair; (c) Spreagadh fuaimiúil de bharr eitleán sársonach; (d) Léaráid scéimreach den phrionsabal a bhaineann le excitation a ghiniúint de réir foinse na radaíochta.
Is í an eochair do ghiniúint foinsí solais comhleanúnach ná glasáil céim, is é sin, ionas go mbeidh an chéim idir gach cáithnín micreascópach a bhaineann leis an radaíocht mar an gcéanna, tá cruthú an léasair bunaithe ar phrionsabal na radaíochta spreagtha a chuir Einstein ar aghaidh. , is é sin, scaoilfear líon na gcáithníní adamh droim ar ais leis an gcéim fhótóin eachtra atá comhsheasmhach le fotóin teagmhasacha na bhfótóin; agus léasair saor-leictreon, tá feiste mega-eolaíoch den sórt sin bunaithe ar mhicrea-chomhiomlánú éifeacht bhíoma bhíoma leictreon, rud a chinntíonn go bhfuil gluaiseacht gach leictreon sa chéim chéanna. Sa nádúr, tá meicníocht chéim-ghlasála eile ann do thonnta - excitations. Mar shampla, gintear excitations fuaimiúla nuair a thaistealaíonn eitleán sársonach níos tapúla ná luas na fuaime san aer, toisc go bhfuil an chéim tosaigh feadh uillinn áirithe (uillinn Cherenkov) glasáilte go céimneach nuair a bhíonn na tonnta fuaime ginte ag ceann an eitleáin ag tráthanna éagsúla. leathadh amach i tosaigh tonn sféarúil. Ar an gcaoi chéanna, má cheadaítear foinse radaíochta níos mó ná an luas solais, is féidir cineál nua de radaíocht tonn leictreamaighnéadach comhleanúnach, excitation optúla, a tháirgeadh. Mar sin féin, ní féidir leis an bhfoinse céanna radaíochta a dhéanamh níos mó ná luas an tsolais i bhfolús, toisc go n-insíonn coibhneasacht speisialta dúinn nach féidir le gluaisne aon ruda "luas an tsolais" a shárú.
Le blianta beaga anuas, tá foireann taighde Ollscoil Teicneolaíochta Shenzhen ag cur chun cinn go bríomhar tógáil an chéad ardán turgnamhach cuimsitheach léasair super-dian ar scála mór (feiste léasair ard-chumhachta nanosecond-picosecond-femtosecond) - sraith feistí Chenguang in ollscoileanna intíre . Is treo taighde tábhachtach den ardán seo ná foinse solais radaíochta comhleanúnach nua a fhorbairt agus taighde iarratais gaolmhar a dhéanamh. Le déanaí, tá meicníocht nua comhleanúnach radaíochta molta ag an bhfoireann bunaithe ar ghníomhaíocht chomhchoiteann leictreon ó bhunphrionsabal na radaíochta comhleanúnach: trí idirghníomhú léas leictreoin choibhneasta le plasma le grádán dlús aníos atá éagsúil go mall, folúntas plasma de réir a chéile. is féidir laghdú ar mhéid a spreagadh (tá an méid folúis chomhghaolú go diúltach le dlús an plasma), agus leictreoin plasma ag suímh éagsúla rebound ag deireadh an folúis agus radiate ag deireadh an vacuole, mar gheall ar an méid fadaimseartha de an folúntas. Preabann na leictreoin plasma ag láithreacha éagsúla as deireadh na mboilgeog agus radaíonn siad ann. De réir mar a laghdaíonn méid fadaimseartha na mboilgeog de réir a chéile, tá luas comhchoiteann a eireaball níos mó ná luas an bhíoma leictreon tiomána (gar do luas an tsolais), a bhaineann amach an coinníoll "superluminal", agus mar sin na radaíochtaí an. déantar leictreoin éagsúla a ghintear anseo a fhorshuí go comhleanúnach chun excitations optúla a fhoirmiú feadh uillinn Cherenkov. Tá airíonna an-uathúla ag an bhfoinse solais radaíochta: ní hamháin go bhfuil an leithead cuisle thar a bheith gearr, ag teacht ar an scála attosecond, agus tá an déine an-ard, i gcomhréir le cearnóg an achair iomadaithe, ach tá díreachacht spásúil den scoth aige freisin, scaipeadh uilleach an-bheag. , céim clúdach iompróra cobhsaí, agus raon tiúnadh minicíochta ultra-leathan.

(a) Léaráid scéimreach de léas leictreoin choibhneasta a bhuaileann plasma agus a ghineann tonn excitation optúil ag foirceann eireaball folúis; (b) Radaíocht tonnta excitation optúla ag foirceann eireaball folúis sár-luminous mar a fheictear in insamhalta uimhriúil mór sárríomhaireachta.
Léiríonn an saothar thuas meicníocht nua comhleanúnach radaíochta arna thiomáint ag bhíoma leictreoin, a bhriseann teorannú na teoirice radaíochta comhleanúnach clasaiceach a éilíonn go mbeidh méid an bhíoma leictreon i bhfad níos lú ná an tonnfhad radaíochta. Idir an dá linn, soláthraíonn an obair seo scéim thurgnamhach fhisiceach shimplí agus indéanta chun foinse solais comhleanúnach a ghiniúint, a bhfuiltear ag súil go gcruthóidh sé bíoga léasair subperiodic attosecond d'ardchaighdeán ar mhéid an bhoird, a mbeidh tionchar tábhachtach aige ar speictreascópacht attosecond de fhíocháin agus de chealla beo, ionramháil agus diagnóis mhóilíneach ultrafast, méadreolaíocht dinimic attosecond leictreonach, agus próiseáil comhartha ultra-ard-mhinicíochta ar an minicíocht buille-hertz, agus taighde feidhmeach eile. Ina theannta sin, d'fhorbair an obair seo an chéad chlár ríomhaireachta comhthreomhar le haghaidh radaíochta comhleanúnach i bhfad-réimse ama sa tSín, réitigh sé na fadhbanna baic a bhaineann le scaipeadh uimhriúil agus torann claochlaithe gar-agus i bhfad i gcéin sna modhanna insamhalta traidisiúnta, agus thuig sé ard-am. -spás-réiteach féin-chomhsheasmhach insamhladh de radaíocht ard-minicíocht, chomh maith le modh teicneolaíochta nua a sholáthar chun forbairt foinsí radaíochta comhleanúnach nua.
Is dul chun cinn tábhachtach eile é an toradh seo maidir le giniúint comhleanúnach radaíochta leictreon-tiomáinte ag foireann taighde fisice ard-dlúis Ollscoil Teicneolaíochta Shenzhen, tar éis foilseacháin Nollaig 2021 agus Bealtaine 2023 i Litreacha Athbhreithnithe Fhisiciúil. Is fiú a lua gur mhol eolaithe na Portaingéile meicníocht agus scéim fhisiceach den chineál céanna beagnach ag an am céanna leis an bhfoireann, agus ghlac Nature Photonics, irisleabhar faoi Nature, leis an obair ghaolmhar.
Bhí an taighde seo maoinithe agus tacaithe ag Príomhchlár Taighde agus Forbartha Aireacht Eolaíochta agus Teicneolaíochta na Síne, Fondúireacht Náisiúnta Eolaíochta Nádúrtha na Síne (NSFC), Clár Bunú Saotharlainne Eochair Shenzhen, agus Clár Ciste Óige Gan Réiteach Shenzhen. Rinneadh an obair ionsamhlúcháin ar an ardán ionsamhlúcháin sár-ríomhaireachta beagnach trilliún uair/dara d’Ionad Taighde Teicneolaíochta um Thástáil Ard-Ábhair Ollscoil Teicneolaíochta Shenzhen.