ο
Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2023
μόλις απονεμήθηκε σε τρεις φυσικούς για το έργο τους που διερευνούν τον κόσμο των ηλεκτρονίων. Ο Pierre Agostini, ο Ferenc Krausz και η Anne L’Huillier θα μοιραστούν από κοινού το διάσημο βραβείο.
[Related:
When light flashes for a quintillionth of a second, things get weird
.]
Αυτοί οι φυσικοί «αναγνωρίζονται για τα πειράματά τους, τα οποία έδωσαν στην ανθρωπότητα νέα εργαλεία για την εξερεύνηση του κόσμου των ηλεκτρονίων μέσα στα άτομα και τα μόρια».
επιτροπή Νόμπελ
έγραψε την Τρίτη. «Ο Pierre Agostini, ο Ferenc Krausz και η Anne L’Huillier έχουν δείξει έναν τρόπο δημιουργίας εξαιρε
τι
κά σύντομων παλμών φωτός που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση των γρήγορων διεργασιών στις οποίες τα ηλεκτρόνια κινούνται ή αλλάζουν ενέργεια».
Ο Agostini είναι ομότιμος καθηγητής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Οχάιο. Ο Krausz είναι συνδεδεμένος με το Max Planck Institute of Quantum Optics και το Πανεπιστήμιο Ludwig Maximilian του Μονάχου. Η L’Huillier είναι καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο Lund στη
Σουηδία
και η πέμπτη γυναίκα που βραβεύτηκε ποτέ με το βραβείο φυσικής.
Ανακαλύπτοντας το attosecond
Όταν γίνονται αντιληπτά από τον άνθρωπο, τα γρήγορα κινούμενα γεγονότα ρέουν το ένα μέσα στο άλλο, παρόμοια με τον τρόπο που ένα βιβλίο με στατικές εικόνες μπορεί να εκληφθεί ως συνεχής κίνηση. Για την καλύτερη διερεύνηση αυτών των εξαιρετικά σύντομων γεγονότων, απαιτείται ειδική τεχνολογία.
Στον κόσμο των ηλεκτρονίων, αυτές οι αλλαγές συμβαίνουν σε ένα attosecond ή μόνο στο ένα εκατομμυριοστό του τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου. Ένα αττοδευτερόλεπτο είναι τόσο σύντομο που υπάρχουν τόσα ατοδευτερόλεπτα σε ένα δευτερόλεπτο όσα δευτερόλεπτα από τη γέννηση του
σύμπαν
τος πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι κινήσεις των ηλεκτρονίων στα άτομα και τα μόρια μετρώνται σε αυτά τα ατοδευτερόλεπτα. Οι Agostini, Krausz και L’Huillier διεξήγαγαν πειράματα που αποδεικνύουν πώς μπορούν πραγματικά να παρατηρηθούν και να μετρηθούν παλμοί attosecond, σύμφωνα με την επιτροπή απονομής.
Υπερτονίες φωτός
Το 1987, η L’Huillier ανακάλυψε ότι πολλοί διαφορετικοί τόνοι φωτός προέκυψαν όταν μετέδιδε το υπέρυθρο φως λέιζερ μέσω ενός ευγενούς αερίου. Κάθε μεμονωμένος τόνος είναι ένα φωτεινό κύμα που έχει έναν δεδομένο αριθμό κύκλων για κάθε κύκλο στο φως λέιζερ. Οι τόνοι προκαλούνται από το φως του λέιζερ που αλληλεπιδρά με τα άτομα του αερίου. Δίνουν σε μερικά ηλεκτρόνια μια επιπλέον ώθηση ενέργειας που στη συνέχεια εκπέμπεται ως φως. Τις τέσσερις σχεδόν δεκαετίες από τότε, ο L’Huillier συνέχισε να εξερευνά αυτό το φαινόμενο που έθεσε τα θεμέλια για τις επόμενες ανακαλύψεις.
[Related:
This record-breaking X-ray laser is ready to unlock quantum secrets
.]
Σε
2001
, ο Agostini παρήγαγε και ερεύνησε μια σειρά από διαδοχικούς παλμούς φωτός. Κατά τη διάρκεια αυτών των πειραμάτων, κάθε παλμός διήρκεσε μόνο 250 ατοδευτερόλεπτα. Την ίδια στιγμή, ο Krausz δούλευε με ένα άλλο είδος πειράματος. Το πείραμά του κατέστησε δυνατή την απομόνωση ενός μόνο παλμού φωτός που διήρκεσε 650 ατοδευτερόλεπτα.
Αυτή η εργασία επέτρεψε τη διερεύνηση φυσικών διεργασιών που είναι τόσο γρήγορες που προηγουμένως ήταν αδύνατο να παρακολουθηθούν.
«Μπορούμε τώρα να ανοίξουμε την πόρτα στον κόσμο των ηλεκτρονίων. Η φυσική του Attosecond μας δίνει την ευκαιρία να κατανοήσουμε μηχανισμούς που διέπονται από ηλεκτρόνια. Το επόμενο βήμα θα είναι η αξιοποίησή τους», δήλωσε η Πρόεδρος της Επιτροπής Νόμπελ Φυσικής Eva Olsson
είπε σε δήλωση
.
Αυτό το πρωτοποριακό έργο έχει πιθανές εφαρμογές στην ηλεκτρονική και την ιατρική στο
μέλλον
. Στην ηλεκτρονική, η κατανόηση και ο έλεγχος του τρόπου συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων σε ένα υλικό είναι ζωτικής σημασίας. Οι παλμοί Attosecond θα μπορούσαν επίσης να αναγνωρίσουν διαφορετικά μόρια σε μελλοντικές ιατρικές διαγνώσεις.
«Σχεδόν με τον ίδιο τρόπο που ένας φωτογράφος μπορεί να χρησιμοποιήσει μια λάμψη φωτός για να απαθανατίσει το φτερό ενός κολιμπρί ή ένα χτύπημα του μπέιζμπολ, οι φετινοί νικητές του βραβείου Νόμπελ ανέπτυξαν επαναστατικές μεθόδους για να δημιουργήσουν και να μετρήσουν εξαιρετικά γρήγορους παλμούς λέιζερ που μπορούν να απαθανατίσουν μερικούς από τους πιο γρήγορους γνωστές φυσικές επιπτώσεις», ο φυσικός του Πανεπιστημίου Τζέιμς Χόπκινς
N. Peter Armitage
είπε στο PopSci σε ένα email. «Μεταξύ άλλων πτυχών, το έργο τους δίνει μια εικόνα για την κίνηση των ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων και επιτρέπει τη δημιουργία ταινιών χημικών αντιδράσεων. Είναι μια αξιοσημείωτη θεμελιώδης επιστήμη, και έγινε για αυτόν τον λόγο, αλλά αυτές οι ανακαλύψεις μπορεί τελικά να επιτρέψουν τη γνώση των επιπτώσεων που δίνουν υπεραγωγιμότητα σε υψηλές θερμοκρασίες και αποτελεσματική συλλογή ενέργειας από το φως».
Το βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2022 απονεμήθηκε στους John F. Clauser, Alain Aspect και Anton Zeilinger για την ανεξάρτητη συμβολή τους στην κατανόηση της κβαντικής εμπλοκής. Αλλα
οι προηγούμενοι νικητές περιλαμβάνουν
Ο Pierre and Marie (Sklodowska) Curie το 1903 και ο Max Planck το 1918.
