Premiul Nobel pentru Fizică: Pierre Agostini, Ferenc Krausz și Anne L’Huillier, pentru studiile lor privind dinamica electronilor în materie, folosind lumina

Premiul Nobel pentru Fizică 2023 a fost câștigat de Pierre Agostini (Franța), Ferenc Krausz (Ungaria/Austria) și Anne L’Huillier (Franța/Suedia), a anunțat miercuri Academia Suedeză de Științe. Premiul a fost acordat „pentru metode experimentale care generează impulsuri de lumină de atosecunde pentru studiul dinamicii electronilor în materie”.

„Cei trei laureați ai Premiului Nobel pentru Fizică 2023 sunt recunoscuți pentru experimentele lor, care au oferit omenirii noi instrumente pentru explorarea lumii electronilor din interiorul atomilor și moleculelor. Pierre Agostini, Ferenc Krausz și Anne L’Huillier au demonstrat o modalitate de a crea impulsuri luminoase extrem de scurte, care pot fi folosite pentru a măsura procesele rapide în care electronii se deplasează sau își schimbă energia”, se arată pe site-ul premiilor Nobel.

Evenimentele în mișcare rapidă se contopesc unele cu altele atunci când sunt percepute de oameni, la fel cum un film format din imagini fixe este perceput ca o mișcare continuă. Dacă dorim să investigăm evenimente foarte scurte, avem nevoie de o tehnologie specială.

În lumea electronilor, schimbările au loc în câteva zecimi de atosecundă – o atosecundă este atât de scurtă încât într-o secundă sunt tot atâtea câte secunde au existat de la nașterea universului.

Experimentele laureaților au produs impulsuri de lumină atât de scurte încât sunt măsurate în atosecunde, demonstrând astfel că aceste impulsuri pot fi folosite pentru a oferi imagini ale proceselor din interiorul atomilor și moleculelor.

În 1987, Anne L’Huillier a descoperit că, atunci când a transmis lumină laser în infraroșu printr-un gaz nobil, au apărut mai multe tonuri diferite de lumină. Fiecare este o undă luminoasă cu un anumit număr de cicluri pentru fiecare ciclu al luminii laser.

Acestea sunt cauzate de lumina laser care interacționează cu atomii din gaz; aceasta conferă unor electroni un plus de energie care este apoi emisă sub formă de lumină. Anne L’Huillier a continuat să exploreze acest fenomen, punând bazele unor descoperiri ulterioare.

În 2001, Pierre Agostini a reușit să producă și să analizeze o serie de impulsuri luminoase consecutive, în care fiecare impuls a durat doar 250 de atosecunde.

În același timp, Ferenc Krausz lucra cu un alt tip de experiment, care a făcut posibilă izolarea unui singur impuls luminos care a durat 650 de atosecunde.

Contribuțiile laureaților au permis investigarea unor procese atât de rapide încât, până acum, erau imposibil de urmărit.

„Acum putem deschide ușa către lumea electronilor. Fizica atosecundelor ne oferă posibilitatea de a înțelege mecanismele care sunt guvernate de electroni. Următorul pas va fi utilizarea acestora”, a declarat Eva Olsson, președintele Comitetului Nobel pentru Fizică.

Există aplicații potențiale în multe domenii diferite. În electronică, de exemplu, este important să se înțeleagă și să se controleze modul în care se comportă electronii într-un material. Impulsurile de atosecunde pot fi, de asemenea, utilizate pentru a identifica diferite molecule, cum ar fi în diagnosticarea medicală.

foto: Physics World