برندگان جایزه نوبل فیزیک 2023 معرفی شدند.

ویرایش و بازنویسی: حمید پناهی ها

منبع: سایت علمی بیگ بنگ / Reuters.com

جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۳ به «پیر آگوستینی»، «فرنس کراوس» و «آن لوهولیر» برای پژوهش در مورد «روش‌های تجربی که پالس‌های اتوثانیه‌ای نور را برای مطالعه دینامیک الکترون در ماده تولید می‌کنند» اهدا شد.

سه برنده جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۳ به خاطر آزمایش‌هایی شناخته می‌شوند که راه‌های جدیدی را برای کاوش در دنیای الکترون‌های درون اتم‌ها و مولکول‌ها در اختیار بشریت گذاشته‌اند. «پیر آگوستینی»، «فرنس کراوس»و «آن لوهیلیر» راهی را برای ایجاد پالس‌های بسیار کوتاه نور نشان داده‌اند که می‌توان از آنها برای اندازه‌گیری کردن فرآیندهای سریعی استفاده کرد که طی آنها الکترون‌ها حرکت می‌کنند یا انرژی را تغییر می‌دهند.

وقایع سریع به دنبال یکدیگر رخ می‌دهند و درست مانند فیلمی هستند که از تصاویر ثابت تشکیل شده است و با حرکت مداوم درک می‌شود. اگر بخواهیم رویدادهای واقعا کوتاه را بررسی کنیم، به فناوری ویژه‌ای نیاز داریم. در دنیای الکترون‌ها، تغییرات در چند دهم اتوثانیه اتفاق می‌افتند که بسیار کوتاه است.

آزمایش‌های برندگان نوبل فیزیک ۲۰۲۳، پالس‌های نوری را به قدری کوتاه تولید کرده‌اند که در اتوثانیه اندازه‌گیری می‌شوند. بنابراین، آزمایش‌های آنها نشان می‌دهند که این پالس‌ها را می‌توان برای ارائه کردن تصاویری از فرآیندهای درون اتم‌ها و مولکول‌ها استفاده کرد.

در سال ۱۹۸۷، لوهیلیر دریافت هنگامی که نور لیزر فروسرخ را از طریق یک گاز نجیب منتقل می‌کند، بسیاری از «اورتون‌های»(overtone) گوناگون نور پدید می‌آیند. هر اورتون، یک موج نور به همراه تعداد چرخه‌های معین برای هر چرخه در نور لیزر است. چرخه‌ها در اثر تعامل نور لیزر با اتم‌های موجود در گاز ایجاد می‌شوند و به برخی از الکترون‌ها انرژی اضافی می‌دهند که سپس به صورت نور ساطع می‌شود. لوهیلیر به اکتشاف در مورد این پدیده ادامه داده و زمینه را برای پیشرفت‌های بعدی فراهم کرده است.

در سال ۲۰۰۱، آگوستینی موفق شد به تولید و بررسی یک مجموعه پالس‌های نوری متوالی بپردازد که در آن، هر پالس فقط ۲۵۰ اتوثانیه طول می‌کشید. در همان زمان، کراوس در حال کار کردن روی آزمایش دیگری بود که جداسازی یک پالس نوری به طول ۶۵۰ اتوثانیه را ممکن کرد.

مشارکت برندگان این جایزه، امکان بررسی فرآیندهای بسیار سریعی را فراهم کرده است که پیشتر پیگیری آنها غیرممکن بود. «اوا اولسون» رئیس کمیته نوبل در حوزه فیزیک گفت: اکنون می‌توانیم دری را به روی دنیای الکترون‌ها باز کنیم. فیزیک اتوثانیه به ما این فرصت را می‌دهد تا مکانیسم‌هایی را که توسط الکترون‌ها کنترل می‌شوند، درک کنیم. گام بعدی، استفاده کردن از آنها خواهد بود.

این پدیده، کاربردهای بالقوه‌ای را در زمینه‌های گوناگون دارد. برای مثال، در حوزه الکترونیک، درک و کنترل کردن نحوه رفتار الکترون‌ها در یک ماده مهم است. پالس‌های اتوثانیه را می‌توان برای شناسایی کردن مولکول‌های گوناگون در حوزه‌های متفاوت، از جمله در تشخیص‌های پزشکی استفاده کرد.