Wetenschappers hebben een record gevestigd: nog nooit was een laserpuls zó kort.
Bij veel experimenten is de doorbraak goed te zien, maar bij sommige experimenten valt letterlijk niets te zien en gaat het toch om een mijlpaal. Zo ook bij een experiment van de University of Central Florida. Natuurkundigen creëerden daar een röntgenpuls die 53 attosecondes duurde. Even voor de goede orde: één attoseconde is een triljoenste van een seconde. Zo snel kan jij niet knipperen.
Ook korter in golflengte
De lichtpuls vergde een speciale laser die het team zelf heeft ontwikkeld. Hij is gemaakt van een saffieren kristal met daarin titaniumatomen verwerkt. De lichtbundel die uit de laser kwam, werd door een optisch systeem ‘samengeperst’. Daarbij veranderde de bundel van een in eerste instantie langere puls van laag energielicht naar een korte uitbarsting van hoge energie.
Met de daarmee bereikte pulslengte van 53 attosecondes verbreekt het onderzoeksteam het vorige record van 67 attosecondes (2012). De nieuwe flits is ook nog eens korter in golflengte; het ging toen om ultraviolet licht, nu om een röntgenpuls. De golflengte ligt in een belangrijk gebied van het spectrum, het zogenoemde water window, waar koolstofatomen het licht sterk absorberen, maar water vrijwel niet.
Slow motion-filmpjes
Zulke zachte röntgenstralen zijn daardoor uitermate geschikt voor het bestuderen van biologische moleculen in levende cellen; de waarnemingen worden namelijk niet gehinderd door de storende lichtabsorptie van water.
Lichtpulsen in het attosecondebereik kunnen worden ingezet om slow motion-filmpjes te schieten van snel bewegende elektronen. Ongeveer zoals hogesnelheidscamera’s vliegende kogels kunnen vastleggen.
Nieuwe zonnecellen en chips
De hoop van de onderzoekers is dat de extreem korte laserpulsen gaan helpen bij het bestuderen van de bewegingen van elektronen in zonnecellen. De kennis hiervan kan dan weer bijdragen aan het opkrikken van de efficiëntie van zonnecellen. Ook zouden attosecondepulsen van belang zijn in het ontwikkelen van nieuwe generaties chips in telefoons en computers.
Bronnen: Nature Communications, University of Central Florida via Phys.org, Inside Science
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer (geen verzendkosten). Abonnee worden? Dat kan hier!