Nagroda Nobla z Fizyki za 2023 rok
Królewska Szwedzka Akademia Nauki zdecydowała o przyznaniu Nagrody Nobla z Fizyki dla Pierre‘a Agostini, Ferenca Krausza i Anne L’Huillier za eksperymenty generujące attosekundowe impulsy światła do badania dynamiki elektronów w materii. Przedstawiamy komunikat Akademii.
Eksperymenty ze światłem pozwalają uchwycić najkrótsze chwile
Troje laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za rok 2023 zostało wyróżnionych za swoje eksperymenty, które zapewniły ludzkości nowe narzędzia do badania świata elektronów, znajdującego się wewnątrz atomów i cząsteczek. Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L’Huillier pokazali, jak wytworzyć niezwykle krótkie impulsy światła, które można wykorzystać do pomiaru szybkich procesów, w których elektrony poruszają się lub przetwarzają energię.
W postrzeganiu przez ludzi szybko zmieniające się zdarzenia nakładają się na siebie, podobnie jak film składający się z nieruchomych obrazów jest postrzegany jako ciągły ruch. Jeśli chcemy badać naprawdę krótkie zdarzenia, potrzebujemy specjalnej technologii. W świecie elektronów zmiany zachodzą w ciągu kilku dziesiątych attosekundy – attosekunda (10-18 sekundy) jest tak krótka, że w ciągu jednej sekundy jest ich tyle, ile minęło sekund od narodzin wszechświata.
W wyniku eksperymentów laureatów wygenerowano impulsy światła tak krótkie, że można je mierzyć w attosekundach, co pokazało, że impulsy te można wykorzystać do uzyskania obrazów procesów zachodzących wewnątrz atomów i cząsteczek.
W 1987 roku Anne L’Huillier odkryła, że podczas przepuszczania światła lasera podczerwonego przez gaz szlachetny powstało wiele różnych odcieni światła. Każdy alikwot jest falą świetlną o określonej liczbie cykli w przeliczeniu na każdy cykl światła lasera. Są one spowodowane interakcją światła lasera z atomami gazu; daje niektórym elektronom dodatkową energię, która jest następnie emitowana w postaci światła. Anne L’Huillier w kolejnych latach badała to zjawisko, kładąc podwaliny pod następne przełomy.
W 2001 roku Pierre'owi Agostini udało się wytworzyć i zbadać serię kolejnych impulsów świetlnych, z których każdy trwał zaledwie 250 attosekund. W tym samym czasie Ferenc Krausz pracował nad innym typem eksperymentu, pozwalającym wyizolować pojedynczy impuls świetlny trwający 650 attosekund.
Największą zasługą laureatów jest więc umożliwienie badania procesów, które są tak szybkie, że wcześniej niemożliwe było ich śledzenie.
„Możemy teraz otworzyć drzwi do świata elektronów. Fizyka attosekundowa daje nam możliwość zrozumienia mechanizmów, którymi rządzą elektrony. Następnym krokiem będzie ich wykorzystanie” – powiedziała Eva Olsson, przewodnicząca Komitetu Nobla w dziedzinie fizyki.
Odkrycia dokonane przez tegorocznych noblistów mają potencjalne zastosowania w wielu różnych obszarach. Na przykład w elektronice ważne jest zrozumienie i kontrolowanie zachowania elektronów w materiale. Impulsy attosekundowe można również wykorzystać do identyfikacji różnych cząsteczek, na przykład w diagnostyce medycznej.
Więcej o laureatach
Pierre Agostini. Doktorat w 1968 na Uniwersytecie w Aix-Marseille we Francji. Profesor na Uniwersytecie Stanowym Ohio w Columbus, USA.
Ferenc Krausz, urodzony w 1962 roku w Mór na Węgrzech. Doktorat w 1991 na Politechnice Wiedeńskiej, Austria. Dyrektor Instytutu Optyki Kwantowej Maxa Plancka w Garching i profesor na Ludwig-Maximilians-Universität München w Niemczech.
Anne L’Huillier, urodzona w 1958 roku w Paryżu, Francja. Doktorat 1986 na Uniwersytecie Piotra i Marii Curie w Paryżu, Francja. Profesor na Uniwersytecie w Lund w Szwecji.
Źródło: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/press-release/
