Первые шаги аттофизики
    Е.Онищенко
    На исходе прошлого тысячелетия (в 1999 году) Нобелевской премией было отмечено исследование сверхбыстрых химических реакций. Одним из заметных успехов физики в начале нового тысячелетия явился прорыв в генерации ультракоротких импульсов электромагнитного излучения (длительностью менее одной фемтосекунды!), что дало рождение новой области "аттофизике".
    Прежде чем говорить об аттофизике, разберемся, откуда происходит это название. Приставки нано-, пико-, фемто- и атто- перед названием единицы измерения физической величины означают единицу измерения, составляющую, соответственно, 10-9, 10-12, 10-15 и 10-18 от исходной; в частности, 1 аттосекунда (ас) = 10-18 с. Аттофизикой называют область физики, связанную с исследованием быстропротекающих физических процессов с аттосекундными временным разрешением (в диапазоне от 10-18 с до 10-15 с).
    
    Рис.1. Характерные временные масштабы различных физических процессов (показаны только процессы длительностью менее 1 нс, так что верхняя временная граница в некоторых случаях чисто условна). По оси ординат показан энергетический диапазон фотонов, требуемых для исследования тех или иных процессов (из работы [1]).
    Устремляясь вперед, иногда полезно бросить взгляд назад, на пройденный путь. Создание лазеров дало мощнейший толчок развитию новых и совершенствованию старых оптических методов исследования вещества. Стало возможным с помощью импульсов малой длительности изучать динамику быстрых процессов, протекающих в атомах, молекулах и твердых телах. Если в 60-х годах прошлого века в распоряжении ученых оказались импульсы наносекундной длительности, что позволяло исследовать процессы с характерной длительностью в десятки и сотни наносекунд, то в последующие десятилетия были развиты способы генерировать пикосекундные и фемтосекундные импульсы, что открыло перед наукой казавшиеся ранее невероятными возможности. На рис. 1 схематически показаны характерные временные масштабы некоторых атомных, молекулярных и твердотельных физических процессов. Из рисунка можно видеть, что пико- и фемтосекундное разрешение позволяет изучать колебательное и вращательное внутримолекулярное движение, динамику носителей в полупроводниках (и полупроводниковых наноструктурах), фазовые переходы в твердых телах, формирование и разрыв химических связей и т.д.
    В 90-е годы фемтосекундные лазеры из экзотики превратились в нормальный (хотя и не слишком дешевый) инструмент научных исследований, что легко заметить даже по нашим новостям . Увидеть "работу" фемтосекундных лазеров можно в сообщениях о наблюдении поверхностных химических реакций с фемтосекундным разрешением и наблюдении электронно-дырочной жидкости в алмазе, об оптической микроскопии с разрешением порядка 30 нм (!) и новом оптическом методе исследования магнитных структур ... Мало того, что фемтосекундные лазеры "не удовольствовались" ролью удобного и полезного инструмента: возможность получения мощных фемтосекундных импульсов привела к появлению новой, бурно развивающейся, области - настольной физики высоких энергий .
    К концу 90-х годов была отработана техника генерации предельно коротких (длительностью в 2-3 периода оптического поля, т.е. ............