Обычная расчёска разделяет волосы на ровные пряди. Лазерная «расчёска» делает то же самое со светом: она испускает не один цвет, а тысячи цветов, отстоящих друг от друга на строго одинаковые шаги частоты. Такой инструмент уже помог измерить время с точностью до миллиардных долей секунды и заглянуть внутрь атомов.
Но у расчёски есть предел: она плохо работает в глубоком ультрафиолете — там, где свет настолько энергичен, что выбивает электроны из молекул. Именно в этой области лежат ключевые «отпечатки пальцев» многих веществ: аммиака, ацетилена, воды. Чтобы добраться туда, учёные поместили расчёску прямо в лазерный резонатор — полость, где свет мечется между зеркалами и усиливается. Внутри резонатора свет проходит через газ и рождает гармоники — волны с частотой в несколько раз выше исходной. Так из одной инфракрасной расчёски получился целый веер ультрафиолетовых расчёсок.
С помощью двух таких расчёсок, светящих одновременно, авторы измерили, как комнатные образцы ацетилена и аммиака поглощают свет на длинах волн 210 и 149 нанометров. Полученные спектры показали тонкую структуру, размытую тепловым движением молекул (эффект Доплера — тот же, что меняет тон сирены проезжающей машины). Точность измерений оказалась абсолютной по частоте: положение каждой линии известно с погрешностью меньше миллиардной доли.
Теперь у спектроскопистов есть надёжный инструмент для самых упрямых молекул. Можно будет точнее изучать, как идут химические реакции в атмосферах планет, в пламени или в межзвёздных облаках — там, где обычные методы пасуют перед глубоким ультрафиолетом.
Ацетилен — тот самый газ, который горит в сварочных горелках при температуре свыше 3000 °C. Его молекула поглощает ультрафиолет на 210 нанометрах, и теперь этот «отпечаток» можно снять с точностью до миллиардных долей.
В сериале «Звёздный путь» трикодер за секунды определяет состав любого вещества. Частотные гребёнки в ультрафиолете — шаг к таким устройствам: они уже различают молекулы по их уникальным линиям поглощения.