W tym roku, podobnie jak w poprzednim, nagroda Nobla została przyznana trzem osobom za „metody eksperymentalne generujące attosekundowe impulsy światła do badania dynamiki elektronów w materii.”
Laureaci Nagrody Nobla z fizyki 2023. Od lewej na ilustracji przedstawieni są Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L’Huillier.
Trójka laureatów z tego roku to Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L’Huillier, którzy dzięki swojej pracy znaleźli sposób wytworzenia niezwykle krótkich impulsów światła, które mogą zostać użyte do mierzenia błyskawicznie zachodzących procesów przemieszczania się i zmiany energii elektronów. Są to procesy tak szybkie, że nie jesteśmy ich w stanie zarejestrować bez specjalnie do tego przeznaczonej technologii. Bez niej nie możemy zbadać ich dokładnie, bo zmiany zachodzą za szybko i poszczególne etapy zlewają się ze sobą – tak jak kiedy nasz mózg nie rejestruje poszczególnych klatek filmu, a odbiera je jako ruchomy obraz. W wypadku elektronów, potrzebujemy attosekundowych odcinków „filmu”, żeby zobaczyć wszystkie jego „klatki” osobno i móc je zbadać. Attosekunda to niesamowicie mała jednostka – jedna trylionowa sekundy, osiemnasta liczba po przecinku. Dla zobrazowania tego typu ułamków słuszne byłoby porównanie – tyle jest attosekund w sekundzie, ile sekund od powstania naszego Wszechświata.
I właśnie tak krótkie, trwające zaledwie kilku attosekund impulsy zostały wytworzone w eksperymentach tegorocznych laureatów Nagrody. Dzięki nim nareszcie możemy dokładnie zaobserwować procesy wewnątrz atomów i molekuł.
W 1987 roku Anne L’Huillier odkryła, że podczas przesyłania światła lasera podczerwonego przez gaz szlachetny, pojawiają się różne „tony” czy kolejne „składowe harmoniczne” światła. Każdy z nich był falą świetlną z określoną liczbą okresów na każdy okres światła lasera. Powodem były reakcje lasera z atomami gazu; niektóre elektrony otrzymały dodatkową energię, potem wyemitowaną jako światło. Anne L’Huillier kontynuowała badania w tym kierunku, kładąc podwaliny pod nowe odkrycia, by 14 lat później, w 2001 roku, Pierre Agostini osiągnął sukces w stworzeniu i zbadaniu serii następujących po sobie impulsów światła, z których każdy trwał jedynie 250 attosekund. W tym samym czasie Ferenc Krausz pracował już nad innym typem eksperymentu, którego celem był pojedynczy, trwający 650 attosekund impuls, co udało mu się osiągnąć.
„Możemy teraz otworzyć drzwi do świata elektronów. Fizyka attosekund daje nam możliwość zrozumienia mechanizmów działania elektronów. Następnym etapem będzie ich wykorzystanie.”, powiedziała Eva Olsson, członkini Komitetu Noblowskiego w dziedzinie fizyki.
Potencjał tej nowej dziedziny nauki jest ogromny, zaczynając choćby od elektroniki, w której istotne jest zrozumienie i kontrola tego, jak elektrony zachowują się w różnych materiałach. Attosekundy mogą być też zastosowane do identyfikacji różnych molekuł w diagnostyce medycznej.
