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汪純安
2小時
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今年的諾貝爾物理學獎頒給原秒脈衝，很多人可能會覺得attosecond聽起來沒有黑洞那麼酷炫，其實大家都是在探索宇宙的某一種本質。用望遠鏡能看到的無限大的光年外，和用顯微鏡去看無限小的時空底層，兩者都是在探索我們存在的邊界。從2020年的黑洞，2021年的Chaos，2022年的量子糾纏，聽起來都是不明覺厲的酷東西，相比之下attosecond pulses什麼原秒光脈衝聽起來好像比較沒有那麼耳熟？
1個attosecond原秒之於1秒，相當於1秒之於300億年，宇宙也才137億年，也就是說，用原秒脈衝來觀測一秒內的事，等於是把一秒延長成三百億年的慢動作。
我覺得要理解他厲害在哪，首先要理解所謂”看見”或觀測到底是什麼意思。“看見“的意思是你要有分辨它的能力，去區分這個東西的存在與環境有什麼不同。
要看見一個東西的【存在】，你的波長要比那個東西小
Xray的能量在keV等級，波長差不多是一個原子(1E-10m)；
Gamma-ray的能量在MeV等級以上，波長可以小到一個原子核(1E-15m)。能量越來越高，理論上我們就可以看到更小，更小，更小的存在，沒有上限和下限。目前我們能夠達到的最高的能量在TeV（1E14 eV）等級，波長差不多就是一個Attometer(1E-18m)，比原子小一億倍。
即便是這樣，我們還是沒能看清電子長什麼樣子。1919年的時候，耳熟能詳的康普頓散射的Compton使用當時能量最高的gamma雷射也看不太見電子，所以他說電子至少小於1E-12m。現在我們說電子至少小於1E-18m。基本粒子目前是說應該是看不見的，等同於“沒有半徑” - 但電子又是那麼不可否認的存在著，沒有電子，我現在根本沒有電腦沒有網路訊號在這邊發廢文XD 到底是怎麼回事呢？未解之謎又多一個。
而如果要看見一個東西的【動態】，你的每幀(pulse)就要比它動作的速度快
Attosecond Laser能夠做到一百萬兆分之一秒一幀，所以現在我們終於可以看到電子的運動，可以看見電子離開原子核的過程XD 我們生活的一切都跟電子密不可分。例如說，光電效應時，光把電子打出來的過程，2s跟2p軌域的電子離開時就被測量到有一個20attosecond的延遲。又例如說化學反應就是失去電子跟得到電子，鍵結被破壞跟重新形成的過程。以前我們是用推理式的驗證，現在我們能夠真正看見這件事的發生，一定會有新發現幫助我們更好的去理解原理，也幫助我們成為更好的煉金術士XD
再用一個比喻來說，人的腦波的頻率大概在0.5到35Hz之間，週期就是差不多在毫秒到秒這個尺度之間，所以我們的注意力大概就是在“秒”這個等級，小於毫秒之內發生的事可能就分辨不出來。例如說你平常也不會看到螢幕在閃（所謂的refresh rate，通常在60-120Hz之間）。這個refresh rate越高，你就會覺得螢幕裡看到的動作越流暢，反之，refresh rate越低，你就越可以分辨出每一幀的動作，就會感覺到卡卡的。因為我們沒辦法改變自己注意力的頻率高低，如果你希望可以仔細看清楚每一個動作的細節，就只能把播放時間拉長，每一幀停留的時間久一點，變成慢動作來觀察。Ultrafast Laser也是這樣子的概念，因為我們沒辦法改變自然界現象發生的速度快慢，所以我們只能讓laser pulse變的頻率更高，使得在觀測一個現象時就像在看慢動作一樣，可以看得更清楚。
人的思維要是能有attosecond這麼快，需要用一秒做出的決定你現在有三百億年可以想，應該沒有人會衝動做事了（X）
只要選擇對的波長加上對的pulse幀速，我們可以看到任何大小尺度的東西，在任何時間尺度上，做的所有事。如果我們選擇最短的波長和最快的幀速，我們就可以看到最微小的尺度上發生的最快的現象，不知道哪天能觀測到時空最底層(普朗克尺度）的泡沫宇宙膨脹坍縮的過程XD
結論：我們人總是想要看見，好像看見了才能證明真的存在。所以我們一直努力想要再看的更多一些，James Webb Telescope讓我們看的更遠，Attosecond Pulses讓我們看的更詳細，更深入。人一直在用科學增強自己的五感，對世界的感知，我們何嘗不是某種意義上在成為超人XD
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PS. Femto (1E-15)在1999年拿過諾貝爾獎了，今年是Atto (1E-18)，看來以後Zepto (1E-21)一定可以再拿一次，如果想得諾貝爾獎的各位可以考慮現在投身進入zepto領域。
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發表於 2023-10-4 08:03:29
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