Нобелівську премію з фізики отримали вчені, які зуміли зазирнути всередину атома

Нобелівську премію з фізики за 2023 рік розділять між собою П’єр Агостіні (Університет Огайо, США), Ференц Крауз (Інститут Макса Планка, Німеччина) і Анн Л’Юйє (Лундський університет, Швеція). Професорка Л’Юйє стала лише п’ятою за рахунком жінкою, удостоєною “Нобеля” з фізики, за більш ніж 120 років існування нагороди. І третьою жінкою-лауреатом – за останні п’ять років. Крауз і Агостіні поповнили список із 220 лауреатів-чоловіків.

Оголосивши імена переможців цього року, генеральний секретар Нобелівського комітету пояснив, що найвищої нагороди наукового світу всі троє удостоєні за експериментальну розробку технології надкоротких лазерних імпульсів, яка фактично дає змогу вченим “зазирнути всередину атома”. На сайті Нобелівського комітету можна дізнатися, що ще 2001 року новоспечені лауреати незалежно один від одного провели успішні експерименти, які заклали основу цілого нового наукового напряму – аттосекундної фізики. У цьому розділі фізика межує з хімією, вивчаючи, як взаємодіють одна з одною окремі частини атома.

Зрозумівши, як взаємодіють, наприклад, електрони двох речовин, можна прицільно в потрібний момент вибивати їх з орбіт, щоб запускати необхідну хімічну реакцію, отримуючи в результаті речовини з потрібними властивостями.

Це вже друга Нобелівська премія, вручена цього року. Напередодні нагороди в галузі медицини та фізіології були удостоєні Каталін Каріко з Угорщини та Дрю Вайсман зі США – за відкриття, які дали змогу розробити новий тип вакцин (на основі РНК) і врятувати мільйони життів під час пандемії Covid-19.

Грошовий еквівалент премії цього року встановлено на рівні 11 млн шведських крон, що майже дорівнює $1 млн.

Елементарні частинки, що складають атом, рухаються аж ніяк не хаотично: їхні рухи строго скоординовані між собою. Члени Нобелівського комітету навіть із такого приводу порівняли атом із симфонічним оркестром під керуванням диригента. Однак частинки ці настільки крихітні і рухаються з такою неймовірною швидкістю, що розгледіти злагоджену гру цього “оркестру” не в змозі жоден навіть найпотужніший мікроскоп. Щоб “побачити” взаємодію один з одним, наприклад, електронів (тобто зафіксувати зміну їхнього стану під час експерименту), потрібно “підсвітити процес” коротким спалахом лазера. Настільки коротким, що вимірюється він в аттосекундах (звідси і назва дисципліни).

Аттосекунда – це одна квінтильйонна (1:1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) частка секунди. Щоб її отримати, потрібно розділити секунду спочатку на мільйон частин, потім – ще на мільйон, а потім – ще, уже втретє. У таких мікро-мікро-мікровеличинах (тричі розділивши на мільйон) доводиться вимірювати процеси, що відбуваються з матерією на рівні електронів. Щоб зрозуміти, наскільки це маленька величина, досить сказати, що в одній секунді їх більше, ніж минуло секунд з моменту Великого вибуху.

Працюючи незалежно один від одного, Агостіні, Крауз і Л’Юйє придумали два різні способи генерувати для цих цілей надкороткі лазерні імпульси. Зараз, два десятиліття потому, технологія істотно еволюціонувала, проте вся аттосекундна фізика, як і раніше, базується на відкриттях новоспечених лауреатів, підкреслили в Нобелівському комітеті.

Читайте також:

• Нобелівську премію з хімії присудили за відкриття квантових точок
• “Подвійна магія” кисню може кинути виклик фундаментальному закону фізики