2023 m. Nobelio premijos fizikoje laureatais tapo prancūzas Pierre Agostini, vengrų kilmės austras Ferencas Krauszas ir prancūzė Anne L'Hullier – už eksperimentinius metodus, kuriais generuojami atosekundiniai šviesos impulsai, skirti elektronų dinamikai materijoje tirti. Atosekundė yra viena kvintilijonoji (1 / 1 000 000 000 000 000 000) sekundės dalis.
Šie trys mokslininkai pasidalins šiais metais iki 11 000 000 Švedijos kronų (apie 950 650 eurų) išaugusią premiją.
Kaip rašoma Nobelio premijos komiteto spaudos pranešime, šie trys 2023 m. Nobelio fizikos premijos laureatai apdovanojami už savo eksperimentus, kurie žmonijai suteikė naujų priemonių tyrinėti elektronų pasaulį atomų ir molekulių viduje.
Pierre'as Agostini, Ferencas Krauszas ir Anne L'Huillier pademonstravo būdą, kaip sukurti itin trumpus šviesos impulsus, kurie gali būti naudojami matuojant greitus procesus, kurių metu elektronai juda arba keičiasi energija.
Elektronų lygio pasaulį galima įsivaizduoti kaip kaip greitai vykstančius įvykius, įsiliejančius vienas į kitą – panašiai kaip iš atskirų nejudančių kadrų atsiranda filmas, suvokiamas kaip nenutrūkstamas vaizdo judėjimas.
Tačiau norint ištirti tikrai trumpus įvykius, mokslininkams reikia specialios technologijos – o elektronų lygio pasaulyje pokyčiai įvyksta per kelias dešimtąsias sekundės dalis.
Atosekundė yra labai, labai trumpas laiko tarpas – palyginimui Nobelio premijos kuratoriai nurodo, kad vienoje sekundėje atosekundžių yra tiek, kiek sekundžių prabėgo nuo Visatos atsiradimo iki šios akimirkos, kai skaitote šį tekstą.
Šiemetinių Nobelio fizikos premijos laureatų eksperimentuose buvo sukurti tokie trumpi šviesos impulsai, kad jų trukmę reikia matuoti atosekundėmis – o savo ruožtu tai pademonstravo, kad šie impulsai gali būti naudojami atomų ir molekulių viduje vykstančių procesų užfiksavimui.
1987 m. Anne L'Huillier atrado, kad perdavus infraraudonojo lazerio šviesą per inertines dujas, atsirado daug skirtingų šviesos obertonų. Kiekvienas obertonas yra šviesos banga su tam tikru ciklų skaičiumi viename lazerio spindulio cikle.
Obertonus sukelia lazerio šviesos sąveika su dujų atomais. Ji suteikia kai kuriems elektronams papildomos energijos, kuri vėliau išspinduliuojama kaip šviesa. Anne L'Huillier toliau tyrinėjo šį reiškinį, sukurdama pagrindą vėlesniems atradimams.
2001 m. Pierre'ui Agostini pavyko pagaminti ir ištirti seriją šviesos impulsų, kurių kiekvienas truko po vos 250 atosekundžių. Tuo pat metu metu Ferencas Krauszas dirbo su kito tipo eksperimentais, kurie leido išskirti vieną šviesos impulsą, kuris truko 650 atosekundžių.
Laureatų indėlis leido ištirti procesus, kurie yra tokie greiti, kad anksčiau tokių buvo neįmanoma stebėti.
„Dabar galime atverti duris į elektronų pasaulį. Atosekundžių fizika suteikia mums galimybę suprasti mechanizmus, kuriuos valdo elektronai. Kitas žingsnis bus jų panaudojimas“, – teigia Nobelio fizikos komiteto pirmininkė Eva Olsson.
Šie atradimai žada įvairius pritaikymo būdus, įvairiose srityse. Pavyzdžiui, elektronikoje svarbu suprasti ir kontroliuoti, kaip elektronai elgiasi medžiagoje. Atosekundiniai impulsai taip pat gali būti naudojami nustatant įvairias molekules – pavyzdžiui, medicininėje diagnostikoje.
