Pierre Agostini, Ferenc Krausz, Anne L'Huiller otrzymali tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki za opracowanie metod wytwarzania bardzo krótkich impulsów światła o czasie trwania w zakresie attosekund (1 attosekunda jest równa jednej trylionowej części sekundy) potrzebnych do badania niezwykle szybkich procesów fizycznych. Attosekundowe impulsy optyczne to najkrótsze obecnie wydarzenia wytwarzane i kontrolowane przez człowieka.

"Żeby sfotografować sportowca, który biegnie w ciemnej ulicy, musimy użyć lampy błyskowej. Gdybyśmy nie zastosowali tej lampy, wówczas nie moglibyśmy zarejestrować jego ruchu lub zdjęcie byłoby rozmazane. A jeżeli chcemy badać procesy bardzo szybkie, takie jak ruch elektronów w atomach lub molekułach, musimy zastosować impulsy światła tysiące razy szybsze (krótsze) niż impuls w lampie błyskowej. Anne L'Huiller, Ferenc Krausz i Pierre Agostini przeprowadzili w latach 80. i 90. ubiegłego wieku pionierskie eksperymenty i dali nam potrzebne do takich badań narzędzia. Anne była wtedy młodą doktorantką, która inicjowała wspomniane eksperymenty" – mówi prof. Fiedorowicz z Wojskowej Akademii Technicznej.

Naukowiec precyzuje, że attosekunda jest tysiąc razy krótsza, niż femtosekunda. Femtosekunda jest zaś tysiąc razy krótsza niż pikosekunda. Pikosekunda jest tysiąc razy krótsza niż nanosekunda. A nawet nanosekunda jest dla nas – w makroskali – czymś niewyobrażalnie krótkim, bo nanosekundowy impuls światła ma długość 30 cm. W wyniku oddziaływania femtosekundowych impulsów laserowych z materią wytwarzane są tzw. wysokie harmoniczne promieniowania laserowego, które mają postać attosekundowych impulsów światła. Inaczej mówiąc, w wyniku oddziaływania ultrakrótkich impulsów laserowych z materią następuje przemiana impulsów femtosekundowych w attosekundowe.

Zastosowanie attosekundowych impulsów światła jest niezwykle przydatne do badania dynamiki procesów atomowych, m.in. ruchu elektronów w atomach i molekułach. Narzędzia dostarczone przez tegorocznych noblistów pozwoliły na zrozumienie wielu procesów i zjawisk fizycznych zachodzących w materii w skali atomowej.

"Dzięki odkryciom noblistów możliwe są badania dynamiki materii, czyli na przykład tlenków różnych metali, które są stosowane m.in. w detektorach i czujnikach. Rozwinęły się metody badawcze, jak absorpcyjna spektroskopia rentgenowska – obecnie jedna z podstawowych metod badania materii o nieuporządkowanej strukturze. Aby zbadać dynamikę elektronów w takiej materii, musimy ją najpierw podświetlać - właśnie bardzo krótkimi atosekundowymi impulsami" – wylicza ekspert.

Satysfakcja i brak zaskoczenia – te emocje towarzyszyły profesorowi podczas ogłoszenia wyników tegorocznych Nagród Nobla.

"Zdjęcia tegorocznych noblistów wyświetlam studentom podczas wykładów, a pytanie o proces wytwarzania attosekundowych impulsów światła poprzez generację wysokich harmonicznych zadaję na egzaminach. Jeden z naszych studentów ukończył doktorat pod kierunkiem Annie L’Huiller. Zaś fundamentalne prace Ferenca Krausza opublikowane ponad dwie dekady temu stanowią encyklopedię dla fizyków zajmujących się tą tematyką. Zresztą, współpracujemy z noblistą w jednym z projektów w ramach europejskiego konsorcjum" – mówi dydaktyk.

Polscy naukowcy uczestniczą wraz z zespołem prof. Krausza w projekcie Laserlab-Europe realizowanym przez międzynarodowe konsorcjum kilku ośrodków laserowych w Europie. Instytut Optoelektroniki WAT koordynuje zadanie badawcze dotyczące rentgenowskiej spektroskopii absorpcyjnej, w którym będą wykorzystywane impulsy attosekundowe, wytwarzane przez zespół prof. Krausza. Spodziewamy, że opracowane nowe metody badawcze będą przydatne dla naukowców z Instytutu Fizyki PAN w Warszawie oraz Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, którzy zajmują się badaniami materii metodami rentgenowskiej spektroskopii absorpcyjnej. Z zespołem prof. Krausza współpracują również zespoły profesorów Czesława Radzewicza z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego i Krzysztofa Abramskiego z Wydziału Elektroniki Politechniki Wrocławskiej. (PAP)

Karolina Duszczyk

kol/ zan/