W tegorocznym rozdaniu Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, wyróżniono naukowców, którzy zrewolucjonizowali nasze rozumienie dynamiki elektronów w materii. Laureatami zostali Pierre Agostini, Ferenc Krausz oraz Anne L’Huiller, uhonorowani za prace nad generowaniem attosekundowych impulsów światła, pozwalających na obserwację zachowania elektronów z niespotykaną dotąd precyzją.

Co stanowi klucz do tej przełomowej obserwacji? Okazuje się, że odpowiedź leży w skróceniu czasu trwania impulsu świetlnego, pozwalającym na utrzymanie falowych właściwości światła. Jak wyjaśnia dr hab. Rafał Demkowicz-Dobrzański z Instytutu Fizyki Teoretycznej na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, chodzi o stworzenie impulsu, którego czas trwania mierzy się w attosekundach – jedna attosekunda to miliardowa miliardowej części sekundy. Jest to o kilka rzędów wielkości krótszy okres niż femtosekundy, które były tematem Nagrody Nobla w 2018 roku.

attosecond-pulses-100-scaled

W praktyce, krótkie impulsy światła otwierają drzwi do głębszego zrozumienia procesów molekularnych w materii. Prof. dr hab. Andrzej Wysmołek z Instytutu Fizyki Doświadczalnej UW podkreśla, że naukowcy mogą teraz obserwować procesy w materiale biologicznym z nieporównywalną dokładnością, na przykład, badając szybkie reakcje chemiczne zachodzące we krwi. Innym przykładem jest możliwość obserwacji wody i jej spektrum drgań w ekstremalnie krótkim czasie, co dotąd było niemożliwe.

Książka

Pierwsza książka Astrofazy!

Książka o tym jak skończy się świat i ludzkość.

Zastosowania tych badań rozciągają się poza fizykę, otwierając nowe horyzonty w biologii. Przy wykorzystaniu attosekundowych impulsów światła, możliwe staje się badanie szybkich procesów, takich jak wiązanie białek z enzymami, z niespotykaną dotąd dokładnością. Prof. dr hab. Krzysztof A. Meissner z Instytutu Fizyki Teoretycznej UW podkreśla, że dzięki tak krótkim impulsom światła, mamy możliwość zajrzenia do wnętrza atomu i obserwacji „położenia elektronów” w czasie, gdy elektrony nie zdążą się przesunąć, co otwiera nowe możliwości badawcze.

Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki, przyznawana od 1901 roku, stanowi prestiżowe wyróżnienie dla naukowców przyczyniających się do rozwoju tej fundamentalnej dziedziny nauki. Tegoroczne wyróżnienia podkreślają, jak głęboko możemy zgłębić tajemnice materii, gdy dysponujemy właściwymi narzędziami do manipulacji i obserwacji światła. W kontekście historycznym, odkrycia te stanowią kontynuację misji rozpoczętej przez pierwszego laureata tej nagrody, Wilhelma Conrada Röntgena, którego prace otworzyły drzwi do wykorzystania promieni X w medycynie. Nowe odkrycia w dziedzinie attosekundowych impulsów światła z pewnością będą miały dalekosiężny wpływ na przyszłe badania w fizyce, biologii, a nawet medycynie.