Nagroda Nobla z fizyki 2018

Tegorocznymi laureatami nagrody Nobla z dziedziny fizyki zostali Amerykanin Arthur Ashkin (połowa nagrody) oraz Francuz Gérard Mourou i Kanadyjka Donna Strickland (druga połowa nagrody) za „przełomowe osiągnięcia w dziedzinie fizyki laserów”.

Informacja prasowa Komitetu Noblowskiego

Narzędzia stworzone ze światła

Odkrycia poczynione przez tegorocznych laureatów zrewolucjonizowały fizykę laserów. Dzięki nim niezwykle małe obiekty i niewiarygodnie szybko zachodzące procesy są teraz widoczne w zupełnie nowym świetle. Zaawansowane, precyzyjne instrumenty otwierają niezbadane dotąd obszary dla badań naukowych oraz licznych zastosowań w przemyśle oraz medycynie.

Arthur Ashkin wynalazł optyczne pęsety (ang. optical tweezers ) umożliwiające pobranie cząsteczek, atomów, wirusów i innych żywych komórek przy pomocy laserowych „palców”. Narzędzie to pozwoliło zrealizować jeden z pomysłów fantastyki naukowej: wykorzystać ciśnienie promieniowania światła do przemieszczania obiektów fizycznych. Ashkin z powodzeniem wykorzystał światło lasera do „popychania” niewielkich cząsteczek w kierunku centrum wiązki laserowej i „spułapkowania” ich w tymże obszarze. Przełomowy moment nastąpił w 1987 roku, kiedy Ashkin użył laserowej pęsety do schwytania żywych bakterii, bez uszkadzania ich struktury. Natychmiast rozpoczął badania przeróżnych układów biologicznych, a wynalezione przez niego pęsety optyczne są obecnie intensywnie wykorzystywane do badania mechanizmów życia.

Gérard Mourou i Donna Strickland utorowali z kolei drogę do najkrótszych i najintensywniejszych impulsów laserowych, jakie ludzkość kiedykolwiek stworzyła. Ich rewolucyjny artykuł opublikowany w 1985 roku stał się podstawą pracy doktorskiej Strickland. Dzięki niezwykle pomysłowemu podejściu udało im się wytworzyć bardzo intensywne, ultrakrótkie impulsy laserowe, nie niszcząc przy tym materiału odpowiedzialnego za wzmacnianie tychże impulsów.

Ta technika wzmacniania impulsów laserowych, nazwana CPA (ang. chirped pulse amplification), polega na „rozciąganiu” impulsów laserowych w czasie celem zmniejszenia ich mocy szczytowej, następnie wzmacnianiu a na koniec ich kompresowaniu. Jeżeli impuls lasera ulegnie kompresji w funkcji czasu, wówczas większa ilość światła „zmieści się” w tej samej przestrzeni, co zwykła (nieskompresowana) ilość światła. Dzięki takiemu zabiegowi intensywność impulsów ulega dramatycznemu wzrostowi. Technika CPA szybko stała się standardem dla laserów o dużej mocy. Jest powszechnie stosowana m.in. w zabiegach laserowej korekcji wzroku.

Z całą pewnością wiele potencjalnych obszarów zastosowań w/w wynalazków nie zostało jeszcze całkowicie zbadanych. Jednak nawet teraz wynalazki te pozwalają nam odkrywać mikroświat pozostając w pełnej zgodzie z przesłaniem Alfreda Nobla – ku jak największej korzyści dla ludzkości.

Informacja pochodzi ze strony nobelprize.org.