پژوهشگران آزمایشگاه ملی انرژی
امریکا ضربان های فوق‌العاده کوتاهی از نور را که قوی‌ترین نوعی است که
تاکنون دیده بوده‌اند، تولید کردند. این ضربان‌ها اهمیت زیادی را در پیگیری
حرکت فوق‌العاده سریع اتمها و الکترون‌ها دارند.
همچنین این دانشمندان اولین مشاهدات خود را از یک پدیده به نام فرکانس فاز
عبوری با این نور بسیار شدید به دست آوردند.
نتایج این کار در شماره ماه جولای ۲۰۰۷ مجله Physical Review Letters به
چاپ رسید.
ضربانهای نور به‌کار رفته در گستره تراهرتز(۱۰۹هرتز) از طیف
الکترومغناطیسی بودند که بین ناحیه مادون قرمز و امواج میکرو واقع هستند.
دانشمندان دسته‌‌هایی از الکترون‌ها را در سرعتی نزدیک به سرعت نور از درون
یک میدان مغناطیسی عبور دادند تا تابش THz را در یک تریلیون دور بر ثانیه
تولید کنند.
این فرکانس تراهرتزی برای تحقیق بر روی مولکول‌های زیستی و تصویربرداری ـ
از حوزه تشخیص تومور گرفته تا امنیت ملی ـ ارزشمند است. پژوهشگران با
بمباران یک آینه آلومینیومی با استفاده از پروتوهای الکترونی، یک شتاب‌دهنده
ضربانهای تک‌تناوبی را با انرژی صد میکروژول ـ که حدوداً برابر بازده مفید
یک مولد الکتریکی در یک کارخانه است ـ تولید کردند.
ترکیب این قدرت تازه کشف‌شده با ضربانهای فوق‌العاده سریع، این امکان را
به پژوهشگران می‌دهد تا با یک ابزار جدید قدرتمند، حرکت الکترون‌ها یا اتم‌های
مواد را مورد مطالعه قرار دهند. این هدف منجر به درک دقیق خواص مواد می‌شود.
بشر ممکن است از خود بپرسد هنگامی که نور، الکتریسیته یا صوت از درون یک
جامد عبور می‌کند، چه اتفاقی در آن روی می‌دهد.
همه این‌ها به جنبش اتمها در اطراف بلور یا حرکت الکترون‌ها مربوط می‌شود؛
بنابراین تلاش برای ایجاد ضربانهای فوق‌العاده سریع به سمتی سوق می‌یابند
تا ابزارهایی برای جستجوی خواص ذاتی مواد در مقیاسی که آنها در حرکتند،
ساخته شوند.
پژوهشگران با استفاده از این پرتو نوری قوی می‌توانند فرایندهایی مولکولی
نظیر کاتالیز کردن یا انتقال الکترونیکی را انجام دهند و سازوکار آنها را
در یک مقیاس زمانی بسیار کوتاه ببینند. شدت این ضربانهای تراهرتزی به قدری
است که اثرات غیر خطی نور را که یک پدیده شناخته‌شده ارتعاش فاز متقاطع است،
نشان می‌دهد.
بدین ترتیب پژوهشگران می‌توانند هم ضربانهای THz فوق‌العاده سریع و هم
موادی که آنها با آن برهمکنش می‌کنند را دست‌کاری کنند. نمونه‌ای از ساده‌ترین
مثال‌ها شامل تغییر رنگ نور یا بازگشت ماده به عدسی‌های متمرکز‌کننده است.
این برای اولین بار است که ارتعاش فاز متقاطع در ضربان های THz تک‌تناوبی
مشاهده شده‌است.
|
