Nobelova nagrada za fiziko 2023

Slo-Tech - Prejemniki druge letošnje Nobelove nagrade, ki jo švedska Kraljeva akademija znanosti podeljuje za odkritja na področju fizike, so Pierre Agostini z Ohio State University, Ferenc Krausz z Univerze Ludwig-Maximilian v Münchnu in Anne L'Huillier z Univerze v Lundu. Nagrado bodo prejeli za eksperimentalne metode, ki ustvarjajo atosekundne pulze svetlobe za študij dinamike elektronov v materialih.

Letošnji nagrajenci so razvili metode, ki omogočajo ustvarjanje izredno kratkih pulzov svetlobe. Dolžina svetlobnega pulza je ključni parameter pri določitvi, kako hitre dogodke lahko z njim spremljamo. Na atomski ravni se dogodki odvijajo v femtosekundah, kar zadostuje za spremljanje gibanja atomov. Elektroni pa so približno dvatisočkrat lažji od protonov, zato so bistveno hitrejši. Če jih opazujemo s femtosekundnimi (10^-15 s) tehnikami, bomo videli le razmazano izpovprečeno sliko. Za spremljanje njihovega vedenja potrebujemo atosekundne (10^-18 s) tehnike. To so izjemno kratki časi: v eni sekundi je toliko atosekund, kot je v starosti vesolja sekund.

Ključno vprašanje je kako ustvariti tako kratke pulze. Nagrajenci so bili ugotovili, da si je možno pomagati z interferenco. Najkrajši smiselni svetlobni pulz je odvisen od valovne dolžine (hitrost svetlobe je v vakuumu fiksna). Če želimo ustvariti zelo kratke pulze, lahko uporabimo podoben trik kot na strunah. Z interferenco več valovnih dolžin (efektivno višjih harmoničnih frekvenc) lahko ustvarimo poljubne oblike valovanj. Ker je svetloba (tudi) elektromagnetno valovanje, tak pristop deluje. Te višje frekvence ustvari interakcija svetlobe z atomi, denimo na poti skozi plin.

Letošnja nagrada je poklon novi metod raziskav, ki omogoča pogled v doslej nevidne kotičke narave. Kakor so teleskopi omogočili gledati zvezde, lahko sedaj "gledamo" elektrone. To je uporabno zlasti za raziskovanje gibanj elektronov v snovi, kar je pomembno tudi v kemiji, ne le fiziki. Kemične reakcije vodi pretakanje elektronov, ki je izjemno hitro, zato je za njihovo opazovanje potrebna metoda s femtosekundno natančnostjo.