Tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki przyznano za eksperymenty związane z niezwykle krótkimi impulsami świetlnymi w celu badania elektronów. Laureatami zostali: Pierre Agostini, Ferenc Krausz oraz Anne L’Huillier.
3 października Królewska Szwedzka Akademia Nauk ogłosiła laureatów Nagrody Nobla z fizyki 2023. Zdecydowano się nagrodzić troje laureatów za eksperymentalne metody generowania attosekundowych pulsów światła do badania dynamiki elektronów w materii.
Jak wskazano w komunikacie, troje laureatów Nagrody Nobla z fizyki 2023 zostało uhonorowanych za danie ludzkości nowych narzędzi do badania świata elektronów wewnątrz atomów i cząsteczek. Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L’Huillier pokazali sposób na tworzenie ekstremalnie krótkich pulsów światła, które mogą mierzyć niezwykle szybkie procesy, w których elektrony poruszają się lub zmieniają energię
W ludzkiej percepcji szybko zmieniające się zdarzenia nakładają się na siebie. Przykładem są filmy, które składają się z nieruchomych obrazów wyświetlanych na tyle szybko, że postrzegamy je jak ciągły ruch. Aby móc badać zdarzenia naprawdę krótkie, potrzebujemy do tego odpowiedniej technologii. W przypadku elektronów zmiany mogą zachodzić w dziesiątkach attosekund. Jedna attosekunda to jedna trylionowa część sekundy, czyli 0,000 000 000 000 000 001 = 10−18 sekundy.
W 1987 roku Anne L’Huillier odkryła, że podczas transmisji światła lasera podczerwonego przez gaz szlachetny powstało wiele różnych odcieni światła. Każdy taki odcień to fala świetlna o określonej liczbie cykli dla każdego z cyklów światła lasera. Tworzone są przez interakcję światła lasera z atomami w gazie. Niektóre elektrony otrzymują dodatkową energię, która jest następnie emitowana jako światło. Anne L’Huillier kontynuowała badania tego zjawiska, dając podstawy do kolejnych przełomów.
W 2011 roku Pierre Agostini wytworzył i zbadał serię kolejnych impulsów świetlnych, w której każdy trwał zaledwie 250 attosekund. W tym samym czasie Ferenc Krausz pracował przy eksperymencie innego rodzaju, który pozwolił wyizolować pojedynczy impuls światła trwający 650 attosekund.
Dzięki tym eksperymentom można było zacząć badania procesów tak szybkich, że wcześniej naukowcy nie mieli możliwości aby to robić.
Teraz możemy otworzyć drzwi do świata elektronów. Fizyka attosekundowa daje nam szansę na zrozumienie mechanizmów, którymi rządzą elektrony. Kolejnym krokiem będzie ich wykorzystanie - powiedziała Eva Olsson, kierująca Komitetem Noblowskim z Fizyki.
Istnieje szereg potencjalnych zastosowań dla takiej technologii. Na przykład w elektronice ważne jest, aby zrozumieć i móc kontrolować zachowanie elektronów. Będzie można ją też wykorzystywać w diagnostyce medycznej.
Notki o laureatach:
Pierre Agostini ukończył doktorat w 1968 roku na Aix-Marseille University we Francji. Jest profesorem The Ohio State University (USA, Kolumbia)
Ferenc Krausz obronł doktorat w 1991 roku na Vienna University of Technology w Austrii. Jest dyrektorem Max Planck Institute of Quantum Optics, w Garching (Niemcy i profesorem na Ludwig-Maximilians-Universität München (Niemcy)
Anne L’Huillier uzyskała doktorat w 1986 roku na University Pierre and Marie Curie w Paryżu we Francji. Jest profesorem na Lund University (Szwecja).
Więcej informacji:
Opracowanie: Krzysztof Czart
Źródło: Królewska Szwedzka Akademia Nauk
Na ilustracji:
Laureaci Nagrody Nobla z fizyki 2023. Źródło: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
