Нобелевскую премию по физике получили трио, создавшие быстрые вспышки света, чтобы «запечатлеть самые короткие мгновения»

Нобелевская премия по физике 2023 года была присуждена группе учёных, создавших революционную технику с использованием лазеров, позволяющую понять чрезвычайно быстрые движения электронов, за которыми раньше считалось невозможным.

Пьер Агостини, Ференц Краус и Анн Л’Юйе «продемонстрировали способ создания чрезвычайно коротких импульсов света, которые можно использовать для измерения быстрых процессов, в которых электроны движутся или меняют энергию», — заявил Нобелевский комитет, когда объявили о присуждении премии в Стокгольме. во вторник.

Лауреатов похвалили за то, что они дали человечеству «новые инструменты для исследования мира электронов внутри атомов и молекул».

Движения электронов внутри атомов и молекул настолько быстры, что измеряются аттосекундами – почти непостижимо короткой единицей времени. «Аттосекунда соответствует одной секунде, как одна секунда соответствует возрасту Вселенной», — пояснил комитет.

«Они смогли, в каком-то смысле, предоставить инструмент освещения, который позволяет нам наблюдать за сборкой молекул: как все собирается вместе, образуя молекулу», — Боб Рознер, президент Американского физического общества и профессор Университета Чикаго.

Эти движения «происходят так быстро, что обычно мы понятия не имеем, как они на самом деле происходят или какова последовательность событий», — сказал Рознер. Но работа лауреатов означает, что ученые теперь могут наблюдать, как происходят эти движения, добавил он.

Пьер Агостини, Ференц Краус и Анн Л'Уилье разделили премию по физике этого года.

Пьер Агостини, Ференц Краус и Анн Л'Уилье разделили премию по физике этого года.

Университет штата Огайо/Институт квантовой оптики Макса Планка/Национальная академия наук

Получение снимка электронов

Трое победителей использовали прецизионные лазеры для генерации ультракоротких вспышек света. Л'Юлье, профессор Лундского университета в Швеции, обнаружил новый эффект взаимодействия лазерного света с атомами газа. Агостини, профессор Университета штата Огайо, и Крауш, профессор Института квантовой оптики Макса Планка в Германии, затем продемонстрировали, что этот эффект можно использовать для создания более коротких импульсов света, чем это было возможно ранее.

Л'Юйе, которая является лишь пятой женщиной, получившей Нобелевскую премию по физике с момента учреждения этой награды в 1901 году, сказала, что она преподавала в классе, когда ей сегодня утром позвонили из Стокгольма, и взяла трубку только третьего или третьего числа. четвертый раз.

«Последние полчаса моей лекции было немного трудным», — сказал Л'Юлье Гансу Эллегрену, генеральному секретарю Шведской королевской академии наук, во время пресс-конференции, посвященной объявлению.

Совместные эксперименты троицы с лазерами позволили им «запечатлеть самые короткие моменты», заявили в комитете.

Ученые получили Нобелевскую премию по медицине за работу по разработке мРНК-вакцин.

Нобелевскую премию по медицине получили два учёных за «революционные открытия» в отношении мРНК вакцин против Covid-19

Как невооруженный человеческий глаз не может различить отдельные взмахи крыльев колибри, так и до этого прорыва ученые не смогли наблюдать или измерять отдельные движения электрона, пояснили в комитете. Быстрые движения сливаются воедино, что делает невозможным наблюдение за очень короткими событиями.

«Чем быстрее событие, тем быстрее нужно сделать снимок, чтобы запечатлеть мгновение», — заявил комитет. «Тот же принцип применим и к попыткам сделать снимок движения электронов».

Когда ее спросили о потенциальном применении ее исследований, Л'Уилье сказала, что первое применение — «по-настоящему понять, когда мы смотрим на электроны и смотрим на их свойства».

«Второй вариант гораздо более практичен и скоро появится. Это излучение, которое мы производим, также полезно для полупроводниковой промышленности в качестве инструмента визуализации. Так что это также имеет практическое применение», — сказал Л'Уилье.

Связанный: Проблема с правилом трех Нобеля

Новое окно во вселенную

Все в мире – газы, твердые тела, жидкости – состоит из атомов, которые содержат ядро, вокруг которого вращаются электроны. Олле Эрикссон, профессор теоретического магнетизма в Уппсальском университете в Швеции и член комитета, присудившего в этом году премию по физике, сравнил атом с мухами, парящими вокруг кубика сахара.

«В аттасекундном масштабе время как будто остановилось, все точно зафиксировано, кроме электронов, и поэтому единственное, что вы увидите, — это движение этих мух (электронов), а не самих кубиков сахара. Это позволяет нам изучать электроны и ничего больше, а именно электроны ответственны за все химические связи», — пояснил он.

Этот метод не позволяет ученым напрямую видеть электроны, но работает немного как стробоскоп, чтобы визуализировать что-то, что быстро движется, позволяя ученым измерять различные свойства субатомных частиц, несущих электрический заряд.

Майкл Молони, исполнительный директор Американского института физики, заявил, что это открытие «открыло совершенно новое окно в нашу Вселенную».

«Вы можете послать в материал импульс, очень, очень короткий импульс и импульс за импульсом. И это позволяет вам увидеть, как заряд (электрона) перемещается между молекулами и внутри молекул, и по-настоящему понять основы всех химических и физических реакций».

«Это еще один преобразующий момент в физике и науке, когда работы этих трех физиков открыли совершенно новый способ исследования Вселенной», — добавил Молони