Нобелівську премію з фізики цього року отримали П'єр Агостіні (Pierre Agostini), Ференц Крауз (Ferenc Krausz) та Анн Л'Юйє (Anne L’Huillier) за експериментальні методи, які дозволяють створювати аттосекундні імпульси світла для дослідження динаміки електронів у матерії. Лауреатів оголосила Шведська королівська академія наук під час трансляції на сайті Нобелівської премії.
За що відзначили науковців?
Цьогорічні лауреати премії отримали визнання Нобелівського комітету за свої експерименти, які проклали шлях для дослідження електронів всередині атомів і молекул за допомогою ультракоротких — тривалістю в аттосекунди, тобто у квінтильйонні долі секунди, — світлових імпульсів. Раніше фізики могли лише приблизно уявити розподіл електронів у молекулах і матеріалах, оскільки вони переміщуються швидше, ніж тривали найшвидші на той час лазерні імпульси — за сотні аттосекунд. Тепер, з появою технології настільки коротких імпульсів, наприклад, хіміки можуть контролювати положення електронів у молекулах, матеріалознавці — швидко перетворювати матеріали з ізоляторів на провідники, а біохіміки — виявляти у зразках специфічні біомаркери навіть у надзвичайно малих кількостях.
Сьогодні цей напрямок досліджень називають аттосекундною фізикою, хоча ще у 1980-х роках вважалося неможливим отримати спалах світла, коротший за фемтосекунду — одну квадрильйонну долю секунди. Створити такі спалахи допомогла робота П'єра Агостіні, Ференца Крауза і Анн Л'Юйє.
Які експерименти проводили вчені?
У 1897 році Анн Л'Юйє виявила невідомий раніше ефект при взаємодії інфрачервоного лазерного світла з газом аргоном. З'ясувалося, випромінювання збуджує електрони в атомах газу так, що вивільнена ними енергія генерує короткий світловий імпульс — тривалістю у кількасот аттосекунд. Дослідження цього феномена, проведені Л'Юйє, стали основою для експериментів П'єра Агостіні. Він створив установку, на якій зміг згенерувати серію імпульсів, кожен з яких тривав всього 250 аттосекунд. Водночас Ференцу Краузу у своїх експериментах вдалося створити не кілька аттосекундних імпульсів, а всього один, 650-аттосекундний. Цей імпульс одразу успішно використали, щоб виміряти, скільки часу знадобиться електрону, аби відірватися від атома.
Зараз вчені вміють створювати і ще коротші імпульси — тривалістю до 43 аттосекунд. Але без внеску цьогорічних лауреатів електрони і надалі лишалися б зашвидкими, щоб їх можна було побачити.
- Минулого року лауреатами Нобелівської премії з фізики стали Ален Аспе, Джон Клаузер та Антон Цайлінґер за дослідження квантової заплутаності.
- Більше про цю престижну нагороду ми розповідали у матеріалі «Нобелівська премія — це «Оскар» світу науки?».