Το Νόμπελ φυσικής 2018 απονεμήθηκε στην ανάπτυξη της φυσικής με λέιζερ


nobel-2018

Τρεις φυσικοί βραβεύτηκαν το 2018 με το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική, μεταξύ των οποίων και στην Donna Strickland από τον Καναδά, που είναι η 3η γυναίκα που βραβεύεται για πρώτη φορά μετά από 55 χρόνια.  Η Donna Strickland είναι η τρίτη μετά τη Marie Curie

, η οποία το κέρδισε το 1903 (μοιράστηκε το βραβείο με τον σύζυγό της Pierre Curie και τον Antoine Henri Becquerel για την έρευνά τους πάνω στη ραδιενέργεια.), και τη Maria Goeppert-Mayer, που κέρδισε το βραβείο το 1963 για τις ανακαλύψεις της πάνω στους πυρήνες των ατόμων

Η Δρ Strickland (1/4 του βραβείου) μοιράζεται το φετινό βραβείο με τον Arthur Ashkin (1/2) από τις ΗΠΑ και τον Gerard Mourou (1/4), από τη Γαλλία για τις ανακαλύψεις τους στον τομέα της φυσικής λέιζερ.

Ο Δρ. Arthur Ashkin (Bell Laboratories) ανέπτυξε μια τεχνική λέιζερ που περιγράφεται ως οπτική λαβίδα, η οποία χρησιμοποιείται για τη μελέτη βιολογικών συστημάτων.

Οι Gerard Mourou (École Polytechnique και University of Michigan) και Donna Strickland (University of Waterloo) άνοιξαν το δρόμο για τους πολύ σύντομους και πιο έντονους παλμούς λέιζερ που δημιουργήθηκαν ποτέ. Και η τεχνική τους έχει βρει πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης και της χειρουργικής επέμβασης των ματιών με λέιζερ

Πριν από το πρωτοποριακό έργο της Strickland και του Mourou, η μέγιστη ισχύς των παλμών λέιζερ ήταν περιορισμένη επειδή, όταν έφταναν σε υψηλές εντάσεις, θα κατέστρεφαν το υλικό που χρησιμοποιήθηκε για την ενίσχυση της ενέργειας.

Για να το πετύχουν αυτό, οι ερευνητές αύξησαν την χρονική διάρκεια των παλμών λέιζερ για να μειώσουν την μέγιστη ισχύ τους, στη συνέχεια τους ενίσχυσαν και τελικά τους συμπίεσαν χρονικά (πιο βραχύς παλμός), οπότε η ένταση του φωτός αυξάνεται υπερβολικά.

Όταν ένας παλμός λέιζερ συμπιέζεται στο χρόνο και γίνεται μικρότερος, τότε ‘πακετάρεται’ περισσότερο φως σε ένα μικρό χώρο. Αυτή η τεχνική αυξάνει δραματικά την ένταση του παλμού.

laser-heat-nobel

Η τεχνική των Strickland και του Mourou, που ονομάζεται Ενίσχυση Παλμού με Περικοπή (Chirped Pulse Amplification CPA), έγινε στάνταρ μέθοδος για τα λέιζερ υψηλής έντασης. Βρήκε επίσης χρήση στη θεραπεία με λέιζερ που στοχεύει τον καρκίνο και στα εκατομμύρια των διορθωτικών χειρουργικών επεμβάσεων των ματιών με λέιζερ που εκτελούνται κάθε χρόνο.

optical-tweezers

Ο Arthur Ashkin έκανε πραγματικότητα ενός ονείρου των φυσικών. Εφηύρε τις οπτικές λαβίδες με λέιζερ με τις οποίες οι φυσικοί «πιάνουν» σωματίδια, άτομα, ιούς και ζωντανά κύτταρα. Αυτό το νέο εργαλείο επέτρεψε στον Ashkin να πραγματοποιήσει την μετακίνηση φυσικών αντικειμένων χρησιμοποιώντας την ώθηση της ακτινοβολίας. Κατάφερε λοιπόν με το φως του λέιζερ να ωθήσει μικρά σωματίδια προς το κέντρο της δέσμης και να τα κρατήσει εκεί. Έτσι ανακαλύφθηκαν οι οπτικές λαβίδες.

askin-light-trap

Ο Ashkin εργάστηκε αρχικά για να σπρώξει με το φως του λέιζερ μικρά σωματίδια προς το κέντρο της δέσμης και να τα κρατήσει εκεί.

Στη συνέχεια, το 1987, χρησιμοποίησε τις λαβίδες για να συλλάβει ζωντανά βακτηρίδια χωρίς να τα βλάψει. Η τεχνική χρησιμοποιείται τώρα ευρέως για να μελετήσει το μηχανισμό της ζωής.

Σε μια δήλωση του, το Αμερικανικό Ινστιτούτο Φυσικής (AIP) έδωσε συγχαρητήρια σε όλους τους νικητές, προσθέτοντας: «Οι αμέτρητες εφαρμογές που έγιναν δυνατές από την εργασία τους, όπως η χειρουργική επέμβαση ματιών με λέιζερ, τα λέιζερ υψηλής ισχύος PetaWatt)  (10 15  Watt)   και η ικανότητα παγίδευσης και μελέτης μεμονωμένων ιών και βακτηριδίων, υπόσχονται νέες εφαρμογές στο μέλλον.

Το βραβείο συνοδεύεται με 1.000.000 περίπου δολάρια.