Фізика аттосекунд: за що отримали Нобелівську премію з фізики 2023 року

Нобелівську премію з фізики 2023 року присуджено П'єру Агостіні з Університету штату Огайо, Ференцу Краушу з Інституту квантової оптики Макса Планка в Гархінгу та Мюнхенського університету Людвіга-Максиміліана в Німеччині та Енн Л'юйє з Лундського університету в Швеції, інформує 24 Канал.

Дивіться також Нобелівську премію з фізики 2023 отримали за проривні експерименти зі світлом

За що нагородили науковців

Престижною нагородою відзначено внесок дослідників у розвиток експериментальних методів, що генерують аттосекундні імпульси світла для вивчення динаміки електронів у речовині.

Значення їхньої роботи полягає в тому, що їм вдалося створити аттосекундні світлові імпульси – світлові імпульси, які тривають лише мільярдну частку мільярдної частки секунди (аттосекунди). Ці ультракороткі імпульси проклали шлях для вчених, щоб спостерігати, аналізувати і розуміти неймовірно швидкі процеси, в яких електрони рухаються і обмінюються енергією в атомах і молекулах.

Пояснення. Для широкого загалу людей час тече безперервно, а події здаються безперервними. Однак, щоб заглибитися в мікроскопічний світ електронів, де зміни відбуваються всього за кілька десятих аттосекунди, спеціалізовані технології стають необхідними. У контексті аттосекунд ці одиниці часу настільки мізерні, що в одній секунді стільки ж аттосекунд, скільки було секунд з моменту народження Всесвіту.

Тріо лауреатів успішно згенерувало світлові імпульси такої стислості, що тепер їх можна використовувати для опису складних процесів, що відбуваються всередині атомів та молекул.

Детальніше про відкриття

Відкриття обертонів

Енн Л'юйє, чиє відкриття 1987 року виявило появу численних обертонів світла при проходженні інфрачервоного лазерного випромінювання через інертний газ, відіграло важливу роль у започаткуванні цієї подорожі.

Кожен обертон являє собою окрему світлову хвилю, що характеризується певною кількістю циклів у кожному циклі лазерного випромінювання. Ці обертони виникають внаслідок взаємодії лазерного світла з атомами газу, надаючи додаткову енергію певним електронам, яка потім випромінюється у вигляді світла. Революційні дослідження Л'юйє заклали фундамент для подальших досягнень у цій галузі.

Надкороткі світлові імпульси

У 2001 році П'єр Агостіні досяг значної віхи, створивши послідовність світлових імпульсів, кожен з яких тривав лише 250 аттосекунд. Одночасно Ференц Крауш став першовідкривачем іншого типу експерименту, який дозволив виділити один світловий імпульс тривалістю 650 аттосекунд.

Ці видатні досягнення відкрили можливість досліджувати явища, які раніше вважалися невимірними через їх дивовижну швидкість.

Чому це важливо

Єва Олссон, голова Нобелівського комітету з фізики, наголосила на важливості цих досягнень, заявивши:

Тепер ми можемо відкрити двері у світ електронів. Фізика аттосекунд дає нам можливість зрозуміти механізми, якими керують електрони. Наступним кроком буде їх використання.

Практичне застосування цих відкриттів має далекосяжні перспективи. У сфері електроніки розуміння і контроль поведінки електронів у матеріалах стає все більш важливим. Аттосекундні імпульси мають потенціал для ідентифікації різних молекул – перспектива для застосування в таких галузях, як медична діагностика.

Дивіться також Дослідження показало, що виробництво водню приносить більше шкоди клімату, ніж користі

Нобелівська премія з фізики 2023 року визнає величезний внесок П'єра Агостіні, Ференца Крауша та Енн Л'юйє в наукову спільноту, революціонізувавши вивчення електронної динаміки своєю новаторською роботою в галузі фізики аттосекундних імпульсів. Їхні досягнення не лише поглиблюють наше розуміння фундаментальних процесів на атомному та молекулярному рівнях, але й обіцяють трансформаційні застосування у багатьох галузях.