Нобелівську премію цього року вручили за лазерну фізику

3818
2 жовтня 2018

Нобелівську премію з фізики 2018 року вручили за "новаторські винаходи в галузі лазерної фізики".

Це оголосили на прес-конференції Нобелівського комітету у вівторок, 2 жовтня. 

Нагороджені за це спільно Артур Ашкін, Жерар Мур і Донна Стрікленд. Донна стала третьою жінкою в історії, що отримала цю престижну премію.

Ашкіну дали нагороду за розробку "оптичних пінцетів та їх застосування в біологічних системах".

Оптичні пінцети захоплюють частинки, атоми та молекули своїми "лазерними пучками пальців". Вони можуть обстежувати та маніпулювати вірусами, бактеріями та іншими живими клітинами так, щоб їх не пошкодити. Створені нові можливості обстеження та контролю механізму життя.

Новий інструмент дозволив Ашкіну реалізувати давню мрію наукової фантастики – використовувати тиск світла, щоб рухати фізичні об’єкти.

Великий прорив стався у 1987, коли Ашкін використав пінцети, щоб захопити живу бактерію так, щоб їй не нашкодити.

Він одразу почав вивчати біологічні системи та оптичні пінцети зараз широко використовують для дослідження механізму життя.

Здобуток Ашкіна пояснює український популяризатор науки та старший науковий співробітник відділу фізичної електроніки Інституту фізики НАН України Антон Сененко:

"Ви тримаєте в своїх руках чашку, чините на неї тиск, можете сувати, утримувати її настільки міцно, щоб ніхто не міг її висмикнути тощо. Ашкін та Ко навчилися совати та утримувати дуже-дуже маленькі предмети - окремі атоми, молекули, бактерії променем світла".

За його словами, світло змушує відхилятися туди-сюди хвости комет (так, хвіст комети завжди направлений від зірки, світло якої ніби "здмухує" пил з цієї льодяної каменюки). На початку ХХ ст. Лєбєдєв вперше у вакуумованому середовищі змусив під тиском променя світла відхилятися крильця на певний кут.

Ашкін ще з 1970 року працював над створенням оптичних пасток, що в трьох координатах могли б утримувати атом або молекулу, чинячи на них тиск силою від фемто- до наноньютонів.

"Загалом, ця методика дозволяє сортувати клітини одна від одної, схопити окрему бактерію для вивчення її джгутиків, досліджувати роботу біологічних двигунів молекулярного масштабу. І все це без пошкодження об'єкту (як в науковій фантастиці когось утримують силовим променем, так і тут - бактерія, "осяяна" з усіх боків світлом, нікуди не може втекти)".

Муру та Стрікленд отримали премію "за свій метод отримання високоефективних, ультра коротких оптичних імпульсів".

Жерар Мур та Донна Стрікленд проклали шлях до найкоротших та найбільш інтенсивних лазерних імпульсів, коли-небудь створених людьми.

Їхня революційна стаття опублікована у 1985 році. Вона була основою докторської дисертації Стрікленд.

Використовуючи геніальний підхід, вони досягли успіху у створенні ультракоротких високоінтенсивних лазерних імпульсів без руйнування підсилювального матеріалу, йдеться у прес-релізі.

Спочатку вони розтягнути лазерні імпульси в часі, зменшивши їхню пікова потужність, потім посилили їх, і нарешті їх стиснули.

Якщо пульс стиснутий у часі і стає коротшим, тоді більше світла "упаковується" разом у той же крихітний простір – інтенсивність пульсу різко зростає.

Новітня техніка Мура і Стрікленд називається CPA (chirped pulse amplification), невдовзі стала стандартом для подальших високоінтенсивних лазерів.

Її використовують і в мільйонах корекційних операцій очей, що проводять щороку, використовуючи найгостріші лазерні промені. Нечисленні області застосування ще не вивчені.

Сененко також пояснює досягнення Жерара Мура і Донни Стрікленд.

"Якщо порівнювати звичайний лазерний промінь - він наче кувалда. Ним можна різати, підпалювати папір, викарбовувати пам'ятні написи на сувенірній продукції.

Але якщо мова ведеться про, наприклад, операції на очах - треба отримати дуже дозований та дуже ефективний короткий промінчик, що випалить дефектну область (чи що воно там випалює, хай окулісти виправлять) не більше, і не менше, ніж треба.

Роками науковці билися над досягненням цієї мети і, зрештою, впоралися".

У минулому році Нобелівську премію з фізики присудили Райнеру Вайсу, Беррі Сі Беррішу та Кіпу Ес Торну за "вирішальний внесок у розробку LIGO детектора та спостереження гравітаційних хвиль".

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) – лазерно-інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія, у розробці якої брали участь дослідники із понад 20 країн, йдеться в офіційному релізі Нобелівського комітету.

Нобелівські лауреати довели, що за 40 років досліджень гравітаційних хвиль завдяки LIGO, їх усе-таки вдалося спостерігти.

powered by lun.ua