Nobelova nagrada za fiziku 2023. dodeljena je trojcu naučnika za pionirske alate koji se koriste za proučavanje elektrona.
Elektroni su subatomske čestice koje igraju ulogu u mnogim pojavama koje svakodnevno viđamo, od elektriciteta do magnetizma. Trojica ovogodišnjih dobitnika Nobelove nagrade za fiziku demonstrirali su način stvaranja izuzetno kratkih impulsa svetlosti kako bi se istražili procesi koji uključuju elektrone.
Pjer Agostini sa Državnog univerziteta Ohajo u SAD, Ferenc Kraus sa Instituta Maks Plank za kvantnu optiku u Nemačkoj i En L’Hulije sa Univerziteta Lund u Švedskoj podeliće nagradnu sumu od 11 miliona švedskih kruna.
Promene u elektronima se obično dešavaju u nekoliko desetinki „atosekunde“, što je milijarditi deo biliontinog dela sekunde. Za proučavanje tako kratkih događaja bila je potrebna posebna tehnologija.
Laureati su razvili eksperimentalne metode koje su proizvele impulse svetlosti tako kratke da se mere u atosekundama. Oni bi se zatim mogli koristiti za proučavanje prolazne dinamike elektrona u fizičkoj materiji – nešto što ranije nije bilo moguće.
Attosekundni impulsi, najkraći blesci svetlosti ikada proizvedeni, izazvali su revoluciju u fotonici – nauci o svetlosnim talasima. Korišćeni su za pravljenje snimaka elektrona u različitim fizičkim sistemima, kao što su atomi, hiralni molekuli – molekuli koji su jedni drugima u ogledalu – i veoma sićušne nanočestice, između ostalog.
Svi laureati su doprineli da se omogući istraživanje ovakvih procesa. Po prvi put, ovi brzi impulsi omogućili su naučnicima da uporede vremensku skalu svojih posmatranja sa prirodnim, veoma brzim vremenskim skalama na kojima se dešavala dinamika elektrona.
Ovo dostignuće zahtevalo je značajne inovacije u laserskoj nauci i inženjerstvu — inovacije na kojima su ovogodišnji nobelovci radili decenijama.
L’Huillier je otkrio novi efekat koji je nastao kao rezultat interakcije između laserske svetlosti i atoma u gasu. Ova interakcija se može koristiti za proizvodnju impulsa ultraljubičastog svetla od kojih je svaki bio dug nekoliko stotina atosa.
Agostini i Kraus su ovo otkriće odveli još dalje. Godine 2001. Agostini je bio u stanju da proizvede kratke svetlosne impulse i izmeri njihovu širinu. Serija rafala proizvedenih korišćenjem nečega što se zove tehnika ZEKA trajala je samo 250 atosekundi.
Otprilike u isto vreme, Kraus je razvio drugačiji eksperimentalni pristup, koristeći ga za uspešno izolovanje svetlosnog impulsa koji je trajao 650 atosekundi.
Dva pristupa koja su razvili Agostini i Krausz čine osnovu za mnoga istraživanja atosekunde koja se danas sprovode.
Postoje neke uzbudljive potencijalne primene za ove attosekundne impulse.
Mogli bi se koristiti za proučavanje ranije nepoznatih fizičkih pojava u različitim vrstama materijala.
Izdvojena oblast poznata kao ultra-brzo prebacivanje takođe bi jednog dana mogla dovesti do razvoja elektronike koja veoma brzo radi.
Attosekundna pulsna nauka bi takođe mogla da nađe primenu u medicinskoj dijagnostici. Izlaganjem uzorka krvi veoma brzom pulsu svetlosti, naučnici mogu da otkriju sitne promene u molekulima u tom uzorku. Ovo bi moglo dovesti do novog načina dijagnostikovanja poremećaja, uključujući rak.
Naš tim u King’su radi na kombinovanju rezolucije fizičkih procesa koje atosekundni impulsi omogućavaju sa novim napretkom u kvantnoj obradi informacija. Ovo bi stvorilo impulse kvantne svetlosti na vremenskoj skali atosekunde koji bi mogli imati primenu u kvantnom računarstvu.
Dodela Nobelove nagrade u ovoj oblasti inspiriše nas da udvostručimo naše napore da probijemo novi teren. Našim kolegama želimo uspeh i dalje, a željni smo da vidimo čime će nas sledeće iznenaditi.
