Nagroda Nobla z fizyki 2023

Nagrodę Nobla z fizyki w 2023 roku otrzymali

Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L’Huillier

„za doświadczalne metody wytwarzania attosekundowych impulsów światła, pozwalających badać dynamikę elektronów w materii.”

Dlaczego ich odkrycia są takie ważne?

Attosekundowe impulsy światła, to nic innego, jak narzędzie do badania materii.

Aby zobaczyć lub zbadać jakiś obiekt, trzeba mieć odpowiednie urządzenie. Jeśli zegarmistrz chce wziąć malutką śrubeczkę, musi posłużyć się pęsetą, be palce są do tego za duże. Aby zobaczyć bakterie, nie wystarczy zwykły mikroskop. Musi on mieć możliwość powiększania co najmniej 1200 razy, a preparat musi być specjalnie barwiony. Podobnie, by zbadać procesy zmiany elektronów zachodzące w czasie krótszym niż attosekunda (10-18 sekundy) trzeba mieć „urządzenie”, które jest w stanie je zaobserwować. Ludzkie oko zlewa szybkie wydarzenia w jeden ruchomy obraz, tak jak podczas projekcji filmu w kinie, gdzie obrazy zmieniają się 24 razy na sekundę. Dla porównania – attosekunda jest tak krótka, że w ciągu jednej sekundy jest ich tyle, ile minęło sekund od narodzin wszechświata.

Posiadając takie narzędzie, czyli attosekundowe błyski światła, można odkryć , jak elektrony wewnątrz atomów lub cząsteczek poruszają się lub przetwarzają energię. Można rzec, że to takie „kamery” pozwalające podejrzeć życie elektronów.

Odkrycia tegorocznych noblistów, to dopiero początek, który może być bramą do nowych technologii, wykorzystujących niewyobrażalnie szybkie zjawiska fizyczne i chemiczne, na przykład w dziedzinie diagnostyki medycznej (do wykrywania różnych cząstek lub śledzenia działania enzymów i hormonów), badania roślin (do zgłębiania szczegółów fotosyntezy), czy w elektronice (do konstruowania elementów półprzewodnikowych). Elektrony, ich własności i zachowanie odgrywają bowiem tam kluczową rolę.

Doświadczenie dotyczące fotosyntezy

Co konkretnie odkryli nobliści?

 

Anne L’Huillier (urodzona w 1958 roku w Paryżu, profesor na Uniwersytecie w Lund w Szwecji)

W 1987 roku (36 lat temu!) odkryła, że podczas przepuszczania światła lasera podczerwonego przez gaz szlachetny powstało wiele różnych odcieni światła. Zjawisko to spowodowane oddziaływaniem światła lasera z atomami gazu i daje niektórym elektronom dodatkową energię, która jest następnie emitowana w postaci różnych fal świetlnych o określonej liczbie cykli w przeliczeniu na każdy cykl światła lasera (tak, jak składowe harmoniczne fali). Niektóre z tych składowych można wykorzystać do generowania ultrakrótkich impulsów światła ultrafioletowego.

Składowe stojące fale harmoniczne w drgającej strunie

Pierre Agostini (urodzony w 1941 w Tunisie, francusko-amerykański fizyk, profesor na Uniwersytecie Stanu Ohio w USA)

W 2001 roku udało mu się wytworzyć i zbadać serię kolejnych impulsów świetlnych, z których każdy trwał zaledwie 250 attosekund.

 

Ferenc Krausz (urodzony w 1962 roku w Mór na Węgrzech, dyrektor Instytutu Optyki Kwantowej Maxa Plancka w Garching i profesor na Ludwig-Maximilians-Universität München w Niemczech)

W 2001 roku doświadczalnie wyizolował i zmierzył pojedynczy impuls świetlny trwający 650 attosekund.

Udostępnij: