פרס נובל לשנת 2023 בפיזיקה הוענק לשלושה חוקרים: פייר אגוסטיני (Pierre Agostini), פרנץ קראוס (Ferenc Krausz) וכן אן ל’הוליייר (Anne L’Huillier) עבור “פיתוח השיטות שלהם המייצרות פעימות אטו-שניות (attosecond) קצרות במיוחד של אור לשם מחקר הדינמיקה של אלקטרונים בתוך החומר”
פרס נובל לשנת 2023 בפיזיקה הוענק לשלושה חוקרים: פייר אגוסטיני (Pierre Agostini), פרנץ קראוס (Ferenc Krausz) וכן אן ל’הוליייר (Anne L’Huillier) עבור “פיתוח השיטות שלהם המייצרות פעימות אטו-שניות (attosecond מיליארדית של מיליארדית השניה) קצרות במיוחד של אור לשם מחקר הדינמיקה של אלקטרונים בתוך החומר“, וכן עבור פיתוח הניסויים שלהם המאפשרים לאנושות כלים חדשים לבחינת עולם האלקטרונים שבתוך האטומים והמולקולות. שני חתני וכלת פרס הנובל לשנה זו הדגימו דרך ליצור פעימות אור קצרות במיוחד שניתן להשתמש בהן על מנת למדוד את התהליכים המהירים ביותר שבאמצעותם אלקטרונים מזיזים או משנים אנרגיה.
הפרס יחולק באופן שווה בין פייר אגוסטיני מאוניברסיטת אוהיו בארצות הברית, פרנץ קראוס ממכון מקס פלנק לפיזיקה בגרמניה ואן ל’הוליייר מאוניברסיטת לונד בשוודיה. קראוס ול’הוליייר קיבלו בשנה שעברה את פרס וולף על עבודתם בתחום הזה.
אירועים החולפים אל מול עינינו כהרף עין נתפסים אצל בני האדם כמו סרטון המכיל בתוכו תמונות סטילס הנעות אחר השנייה כמו בתנועה רצופה. אם ברצוננו לבדוק אירועים באמת מהירים אנו נדרשים לטכנולוגיה מיוחדת. בעולם של אלקטרונים שינויים מתרחשים בתוך עשיריות אחדות של אטו-שנייה (1×10−18 of a second ) – מידה זו כה קצרה עד שיש בשנייה אחת בלבד כמות של אטושניות כמו כל השניות שחלפו מלידת היקום עצמו.
הניסויים שפיתחו חתני וכלת פרס נובל לשנה זו הצליחו לייצר הבזקי אור כה קצרים שהם נמדדים באטו-שניות, והדגימו בכך כי הבזקים אלו יכולים לשמש לקבלת תמונות של תהליכים המתרחשים בתוככי האטומים והמולקולות. בשנת 1987 כלת פרס הנובל אן ל’הוליייר גילתה כי אנרגיית גלים מגיחה לאחר שהיא משדרת אור לייזר תת-אדום דרך גז אציל. כל מנת אנרגיה כזו מהווה גל אור הכולל בתוכו מספר מחזורים המתאימים כל אחד מהם למחזורים באלומת הלייזר. אנרגיה זו נוצרת כתוצאה מיחסי הגומלין שבין אלומת הלייזר לבין האטומים שבגז; אלומה זו מעניקה תוספת אנרגיה לחלק מהאלקטרונים הפולטים אותה בסופו של דבר כקרן אור. אן ל’הוליייר המשיכה לחקור את התופעה הזו, בעודה מניחה את הבסיס המדעי בתחום זה לפריצות דרך בהמשך.
בשנת 2001 החוקר פייר אגוסטיני (Pierre Agostini) הצליח ליצור ולבחון סדרה של הבזקי אור רצופים, שבה כל אחד מההבזקים התקיים למשך 250 אטו-שניות בלבד. באותו הזמן, החוקר פרנץ קראוס (Ferenc Krausz) פיתח סוג אחר של ניסוי שאפשר לו לבודד הבזק אור יחיד שהתקיים למשך 650 אטו-שניות בלבד.
התרומות האישיות של כל אחד מחתני וכלת פרס הנובל לשנה זו אפשרו לבחון תהליכים שהם כה מהירים שעד כה היו בלתי ניתנים למעקב ולמדידה.
“כעת אנו יכולים לפתוח את הצוהר לעולם האלקטרונים. פיזיקת אטו-שניות מספקת לנו את ההזדמנות להבין את המנגנונים הנשלטים על ידי האלקטרונים. השלב הבא יהיה ניצול מנגנונים אלו לטובת האנושות והמדע”, אומרת אווה אולסון (Eva Olsson), נציגת ועדת הנובל לפרס פיזיקה. לממצאים אלו ייתכנו יישומים פוטנציאליים רבים בתחומים שונים ומגוונים. באלקטרוניקה, למשל, חשוב להבין ולשלוט באופן שבו האלקטרונים מתנהגים בתוך החומר. הבזקי אטו-שניות יכולים לשמש גם לשם זיהוי מולקולות שונות, כמו בתחום האבחון הרפואי שם זיהוי זה קריטי וחשוב ביותר.
אודות הזוכים והזוכה
פייר אגוסטיני (Pierre Agostini). קיבל את תואר הדוקטור שלו בשנת 1968 מאוניברסיטת אקס-מרסי בצרפת. כיום מכהן כפרופסור באוניברסיטת המדינה של אוהיו בארה”ב.
פרנץ קראוס (Ferenc Krausz).נולד בשנת 1962 בעיירה מור (Mór) שבהונגריה.קיבל את תואר הדוקטור שלו בשנת 1991 מהאוניברסיטה הטכנולוגית בווינה, אוסטריה. מנהל במכון מקס פלנק לאופטיקה קוונטית, בעיר גרכינג ופרופסור באוניברסיטת מינכן, גרמניה (Ludwig-Maximilians-Universität München).
אן ל’הוליייר (Anne L’Huillier). נולדה בשנת 1958 בפריז, צרפת. היא קיבלה את תואר הדוקטור שלה בשנת 1986 מאוניברסיטת פייר ומארי קירי בפריז, צרפת. כיום משמשת כפרופסור באוניברסיטת לונד בשבדיה.
.
עוד בנושא באתר הידען:
תגובה אחת
אז מה היו מהלכי הניסוי שצלחו לייצר את הפעימות הקצרות? יש מסקנות חוץ מהתובנה שזה נמדד בסדר גודל קטן?