Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2023

(νεώτερη ενημέρωση)
Το Νόμπελ Φυσικής 2023 απονεμήθηκε στους: στους Pierre Agostini (The Ohio State University, Columbus, HΠΑ), Ferenc Krausz (Max Planck Institute of Quantum Optics, Garching and Ludwig-Maximilians-Universität München, Γερμανία) και Anne L’Huillier (Lund University, Σουηδία…) «για την ανάπτυξη πειραματικών μεθόδων που παράγουν παλμούς φωτός διάρκειας attosecond για την μελέτη της δυναμικής των ηλεκτρονίων στην ύλη». Υπενθυμίζεται ότι 1 attosecond=1×10⁻¹⁸ sec =0,000000000000000001 sec.

Τα πειράματα με το φως αποτυπώνουν τις πιο σύντομες στιγμές

Οι τρεις βραβευμένοι με Νόμπελ Φυσικής 2023 με τα πειράματά τους, έδωσαν στην ανθρωπότητα νέα εργαλεία για την εξερεύνηση του κόσμου των ηλεκτρονίων μέσα στα άτομα και τα μόρια. Οι Pierre Agostini, Ferenc Krausz και Anne L’Huillier ανέδειξαν έναν τρόπο δημιουργίας εξαιρετικά σύντομων παλμών φωτός που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση των ταχέων διεργασιών στις οποίες τα ηλεκτρόνια κινούνται ή μεταβάλλεται η ενέργειά τους.

Τα ταχέως κινούμενα γεγονότα ρέουν το ένα μετά το άλλο όταν γίνονται αντιληπτά από τον άνθρωπο, ακριβώς όπως μια ταινία που αποτελείται από ακίνητες εικόνες γίνεται αντιληπτή ως συνεχής κίνηση. Αν θέλουμε να διερευνήσουμε πραγματικά πολύ σύντομα γεγονότα, χρειαζόμαστε ειδική τεχνολογία. Στον κόσμο των ηλεκτρονίων, οι αλλαγές συμβαίνουν σε λίγα δέκατα του αττοδευτερόλεπτου (1 attosecond=1×10⁻¹⁸ sec) .

Μετρείστε τα δεκαδικά του ατοδευτερολέπτου (όταν εκφράζεται σε δευτερόλεπτα) και συγκρίνετε με τον αριθμό των μηδενικών της ηλικίας του σύμπαντος (όταν αυτή εκφράζεται σε δευτερόλεπτα). Τι παρατηρείτε;

Τα πειράματα των βραβευθέντων φυσικών παρήγαγαν παλμούς φωτός τόσο σύντομους που μετρώνται σε ατοδευτερόλεπτα, αποδεικνύοντας έτσι ότι αυτοί οι παλμοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να πάρουμε εικόνες διεργασιών μέσα στα άτομα και τα μόρια.

Το 1987, η Anne L’Huillier ανακάλυψε ότι πολλοί υπερτόνοι φωτός προέκυψαν όταν μετέδιδε το υπέρυθρο φως λέιζερ διαμέσου ενός ευγενούς αερίου. Οι υπερτόνοι προκαλούνται από το φως του λέιζερ που αλληλεπιδρά με τα άτομα του αερίου, δίνοντας σε μερικά ηλεκτρόνια επιπλέον ενέργεια που στη συνέχεια εκπέμπεται ως φως. Η Anne L’Huillier συνέχισε να εξερευνά αυτό το φαινόμενο, θέτοντας τις βάσεις για μεταγενέστερες ανακαλύψεις.

Ένα σύστηµα µπορεί να δονηθεί µε πολλούς τρόπους. Ο χαµηλότερος σε συχνότητα τρόπος δόνησης ονοµάζεται θεµελιώδης. Οι τρόποι οι οποίοι είναι ακέραια πολλαπλάσια (ή σχεδόν ακέραια) ονοµάζονται αρµονικοί (harmonics). Ο όρος πρώτη αρµονική αναφέρεται στον θεµελιώδη τρόπο δόνησης. Πολλά δονούµενα συστήµατα έχουν τρόπους δόνησης οι οποίοι δεν είναι ακέραια πολλαπλάσια του θεµελιώδη τρόπου. Αυτοί οι τρόποι ονοµάζονται υπέρτονοι (overtones). Μπορούµε να θεωρήσουµε ότι οι αρµονικές είναι µία ειδική περίπτωση υπερτόνων. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι ο όρος αρµονικές περιλαµβάνει και τον θεµελιώδη τρόπο, ενώ αυτό δεν ισχύει στην περίπτωση των υπερτόνων.

Το 2001, ο Pierre Agostini πέτυχε να παράγει και να διερευνήσει μια σειρά από διαδοχικούς παλμούς φωτός, στους οποίους κάθε παλμός διαρκούσε μόλις 250 attoseconds. Ταυτόχρονα, ο Ferenc Krausz πραγματοποιούσε ένα άλλο είδος πειράματος, ένα πείραμα που κατέστησε δυνατή την απομόνωση ενός μόνο παλμού φωτός που διήρκεσε 650 attoseconds.

Οι συνεισφορές των βραβευθέντων επέτρεψαν τη διερεύνηση διαδικασιών που είναι τόσο γρήγορες που στο παρελθόν ήταν αδύνατο να μελετηθούν.

«Μπορούμε τώρα να ανοίξουμε την πόρτα στον κόσμο των ηλεκτρονίων. Η φυσική του Attosecond μας δίνει την ευκαιρία να κατανοήσουμε μηχανισμούς που πρωταγωνιστούν ηλεκτρόνια. Το επόμενο βήμα θα είναι η αξιοποίησή τους», λέει η Eva Olsson, Πρόεδρος της Επιτροπής Νόμπελ Φυσικής.

Υπάρχουν πιθανές εφαρμογές σε πολλούς διαφορετικούς τομείς. Στην ηλεκτρονική, για παράδειγμα, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε και να ελέγξουμε πώς συμπεριφέρονται τα ηλεκτρόνια σε ένα υλικό. Οι παλμοί Attosecond μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την αναγνώριση διαφορετικών μορίων, όπως στην διαγνωστική ιατρική.

διαβάστε περισσότερα:
1. Popular science background: Electrons in pulses of light (pdf)
2. Scientific Background: “For experimental methods that generate attosecond pulses of light for the study of electron dynamics in matter” (pdf)

πηγή: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/press-release/

========================================

Παρακολουθείστε την ανακοίνωση του βραβείου Νόμπελ Φυσικής 2023:

Περιμένοντας την ανακοίνωση από την επιτροπή των Νόμπελ, ας δούμε τί λένε τα προγνωστικά: Πιθανοί υποψήφιοι για το Νόμπελ Φυσικής 2023 και ποιοί βραβεύθηκαν πέρυσι:Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2022 

---

‹ Βραβείο Νόμπελ Ιατρικής 2023

Μπενού: Η βιοψία ενός αστεροειδούς ›

---

Κατηγορίες:ΦΥΣΙΚΗ

Ετικέτες: ΝΟΜΠΕΛ, NOBEL, PHYSICS