Експерименти със светлина донесоха Нобелова награда за физика на трима учени

Aмериканецът от френски произход Пиер Агостини, унгарско-австрийският учен Ференц Краус и французойката Ан Л'Юийе си поделят Нобеловата награда за физика за 2023 г. за работата им върху движението на електроните в атомите и молекулите за удивително кратка част от секундата - постижения, които един ден могат да доведат до по-добра електроника и медицинска диагностика, пише сайтът Nobelprize.org, цитиран от БТА.

Кралската шведска академия на науките присъжда престижното отличие на тримата учени за "експериментални методи, които произвеждат атосекундни светлинни импулси за изследване на движението на електрони в материята".

Тримата тазгодишни Нобелови лауреати за физика за 2023 г. получават признание за своите експерименти, благодарение на които човечеството разполага с нови инструменти за изследване на света на електроните вътре в атомите и молекулите. Те демонстрираха начин за създаване на изключително кратки светлинни импулси, които могат да бъдат използвани за измерване на бързите процеси, при които електроните се движат или променят енергията си. 

Експерименти със светлина улавят най-кратките моменти 

Бързо движещите се събития преливат едно в друго, когато се възприемат от хората, точно както филм, който се състои от неподвижни изображения, а се възприема като непрекъснато движение. Ако искаме да изследваме наистина кратки събития, се нуждаем от специална технология. В света на електроните промените се случват за няколко десети от атосекундата.

Атосекунда е единица за време, която се равнява на една квинтилионна част от секундата. Тя е толкова кратка, че в една секунда има толкова атосекунди, колкото са секундите от раждането на Вселената.

Тазгодишната Нобелова награда за физика отличава пионерския принос на тримата лауреати в областта на атосекундната физика: разбиране на това, което се случва с материята на ниво молекулярни взаимодействия в рамките на една квинтилионна част от секундата - с лазерни импулси с продължителност само една милиардна част от милиардна част от секундата, използвани, например, за изследване на движението на електроните в атомите.

Експериментите на тримата нобелови лауреати произвеждат толкова кратки светлинни импулси, че се измерват в атосекунди. По този начин те демонстрират, че въпросните импулси могат да се използват за изобразяване на процеси вътре в атоми и молекули.

През 1987 г. Ан Л'Юийе открива, че при преминаването на инфрачервена лазерна светлина през благороден газ възникват различни обертонове (оттенъци) на светлината. Всеки от тях представлява светлинна вълна с определен брой цикли за всеки цикъл в лазерната светлина. Те се причиняват от взаимодействието на лазерната светлина с атомите в газа, което дава на някои електрони допълнителна енергия, излъчвана след това като светлина. Нобеловата лауреатка продължава да изследва този феномен, полагайки основата за последващи пробиви.

През 2001 г. Пиер Агостини успява да произведе и изследва поредица от последователни светлинни импулси, в които всеки импулс продължава само 250 атосекунди. По същото време Ференц Краус работи с друг вид експеримент, който прави възможно изолирането на единичен светлинен импулс с продължителност 650 атосекунди.

Приносът на лауреатите позволява да бъдат изследвани процеси, които са толкова бързи, че преди това проследяването им е било невъзможно.

"Вече можем да отворим вратата към света на електроните. Атосекундната физика ни дава възможност да разберем механизми, които се управляват от електрони. Следващата стъпка ще бъде тяхното използване", каза Ева Олсон, председател на Нобеловия комитет по физика.

Постиженията на тримата нобелови лауреати могат да намерят приложение в редица области. В електрониката, например, е важно да се разбере и контролира как се държат електроните в даден материал. Атосекундните импулси могат да се използват и за идентифициране на различни молекули, например в медицинската диагностика.