Attosaniyeler, yani saniyenin milyarda birinin milyarda biri, şimdiye kadar oluşturulmuş en kısa ışık parlamalarıdır. Bilim insanları artık bunları nasıl odaklayacaklarını buldular. Berlin'deki Max Born Enstitüsü (MBI) ve Hamburg'daki DESY'den oluşan bir ekip, attosaniye darbelerini odaklayabilen dünyanın ilk plazma lensini üreterek ultra hızlı fiziği kökten değiştirebilecek bir başarıya imza attı.
Bu buluş, atomlar ve malzemelerdeki en hızlı elektron hareketlerini araştırmak için kullanılan attosaniye ışığının gücünü önemli ölçüde artırıyor. Attosaniye darbeleri, hareket halindeki elektronları dondurmak ve filme almak için kullanılır ve maddenin en temel süreçlerine bir pencere sunar.
GELENEKSEL ZORLUKLAR
Ancak, attosaniye darbelerinin aşırı ultraviyole (XUV) veya X-ışını aralığında olması, geleneksel aynaların ve merceklerin bu ışığı odaklamasını engelliyordu. Aynalar zayıf yansıtma özelliğine sahipti ve çabuk bozulurken, normal lensler XUV ışığını emiyor ve attosaniye darbelerini gererek hassasiyetini bulanıklaştırıyordu.
İşte bu nedenle MBI ve DESY'deki araştırmacılar alışılmadık bir malzemeye yöneldiler: Işığı katıların yapamadığı şekilde bükebilen yüklü bir gaz olan Plazma. Ekip, plazmayı kontrollü bir şekilde oluşturarak, attosaniye ışığını gücünü veya hızını kaybetmeden odaklayabilen yeni bir tür mercek üretti.
İÇBÜKEY PLAZMA MERCEK
Merceği oluşturmak için bilim insanları, dar bir kılcal tüpün içindeki hidrojen gazına güçlü elektrik darbeleri gönderdiler. Darbeler, hidrojen atomlarından elektronları ayırarak bir plazma oluşturdu. Elektronlar tüpün duvarlarına doğru dışarı doğru itildikçe, plazma içbükey bir mercek şeklini aldı.
Ekip, normalde böyle bir merceğin ışığı yayacağını, ancak plazmanın ışığı sıradan malzemelerden farklı şekilde büktüğü için attosaniye darbelerini odakladığını açıkladı.
Araştırmacılar deneylerinde plazma lensinin, plazma yoğunluğunu ayarlayarak odak uzaklığının ayarlanabildiği, geniş bir XUV dalga boyu aralığında ışığı odaklayabildiğini gösterdiler. Dahası, yüzde 80'in üzerinde bir geçirgenlik oranına ulaşmış olması, ışığın büyük bir kısmının bozulmadan geçmesi anlamına geliyor.
EK FİLİTRELERE SON
Plazma merceği aynı zamanda doğal bir filtre görevi görerek, normalde attosaniye üretimini sağlayan ve enerji tüketen daha uzun kızılötesi lazer darbelerini bloke ediyordu. Ekip, artık ek metal filtrelere ihtiyaç duyulmadığını ve bunun da genellikle zayıf ışık kaynaklarıyla sınırlı olan deneyler için daha fazla attosaniye gücü anlamına geldiğini belirtti.
Merceğin darbe şekli üzerindeki etkisi simülasyonlarla incelendiğinde, attosaniye darbelerinin yalnızca hafifçe uzadığı görüldü. Darbe renklerinin biraz farklı zamanlarda geldiği durumlarda (cıvıltı), plazma lensin darbeleri 189'dan 165 attosaniyeye kısalttığı tespit edildi.
Basit hizalama, ayarlanabilir odaklama ve yüksek geçirgenlik özellikleriyle bu plazma lens, kuantum teknolojilerinden mikroskopiye kadar attosaniye biliminde yeni bir çağın habercisi olabilir.
