.
2023 Nobel Fizik Ödülü üç araştırmacıya verildi: Pierre Agostini, Ferenc Krausz ve Anne L’Huillier, “maddedeki elektronların hareketini incelemek için attosaniyelik ışık darbeleri üretebilen deneysel yöntemler” geliştirmeleri nedeniyle. Bu neden önemli?
Görünmeyeni görmenizi sağlayan teknoloji
19. yüzyılda yaygın inanış, atların ayakları yerden kesildiğinde uzuvlarını uzatarak dörtnala koştuğu yönündeydi. Dört nala koşmak insan gözünün algılayabileceğinden daha kısa zaman aralıklarında gerçekleştiği için bunu kimse gerçekten bilemezdi.
Yaygın inanışın aslında yanlış olduğu, daha kısa pozlama süreli fotoğrafların geliştirilmesiyle keşfedildi: At havadayken uzuvlar kasılır.
Wikimedia ortakları, CC BY
Nasıl ki bir atın hareketini anlamak için fotoğrafın teknolojik gelişimi gerekliyse, elektronların hareketini anlamak için de elektronların atom çekirdeği etrafında yörüngede olduğu doğal ölçekte çalışabilen “fotoğraf kameralarına” ihtiyacımız var. attosaniye.
Bu “fotoğraf kameraları” aslında her darbenin süresinin birkaç attosaniye olduğu darbeli ışık lazerleridir.
Attosaniye ne kadar kısa?
Bir attosaniye 0,0000000000000000001 saniyedir. Bu zaman aralığının büyüklüğünü anlamak için, bir saniyenin evrenin yaşına göre değeri, bir attosaniyenin bir saniyeye oranıdır.
Bu Nobel Ödülü, attosaniyeler süren ışık darbeleri üretmeyi ve karakterize etmeyi başaran ve şimdiye kadar görünmez olan şeyi incelememize ve kontrol etmemize olanak tanıyan yeni “fotoğraf kamerası” aracını sağlayan üç araştırmacıya veriliyor: atomlardaki elektronik hareket. , moleküller ve katılar. Artık atın bacaklarının nasıl hareket ettiğini görebiliriz.
Mevcut attosaniye teknolojisinin dayandığı sürece yüksek harmonik üretim adı veriliyor ve Anne L’Huillier ve işbirlikçileri tarafından 1987 yılında Fransa’daki Paris-Saclay laboratuvarlarında keşfedildi.
Bir atomu, belirli bir frekanstaki çok yoğun bir lazer ışınıyla aydınlattığımızda, atomun içindeki elektronlar, güçlü elektromanyetik alanın rehberliğinde hareket etmeye başlar. Yayılan radyasyon temel frekansın yanı sıra onun katlarını da içerir: harmonikler. Aynı durum gitarın tellerinde de olur.
Nobel Ödülü
Bu süreci anlamak için, yayılan radyasyonun özelliklerini (genlik, faz ve polarizasyon) birden az optik döngüde meydana gelen elektronik dinamiklerle ilişkilendiren, üç aşamalı model adı verilen bir teori temeldi.
ışığın harmonikleri
Üç aşamalı teori sayesinde, güçlü bir elektromanyetik alan altında atomların yaydığı radyasyonun, çok kısa süreli ışık darbeleri şeklinde geldiği biliniyordu. 2001 yılında, kazananlardan bir diğeri olan Pierre Agostini ve çalışma arkadaşları, bu hafif trenlerin her birinin süresini ölçtüler ve belirlediler ve 250 attosaniyelik bir değer buldular. Aynı zamanda, Ferenc Krausz ve Viyana’daki ekibi, trenden gelen atımlardan birini izole etmeyi başardı ve o dönemde insanlık tarafından üretilen en kısa flaş olan, 650 attosaniye süren tek bir ışık atımı üretip karakterize etti.
Şu anda elde edilen en kısa ışık atımı yalnızca 43 attosaniye sürüyor.
Çünkü önemli mi?
Attosaniye fiziği, elektronların hareketini gözlemlememize ve fotoğraflarını çekmemize olanak sağlarken aynı zamanda atom, molekül ve materyallerde nasıl hareket ettiklerini de kontrol etmemizi sağlar.
Eğer elektronları kontrol edip hemen değiştirebilirsek, malzemenin özelliklerini de anında değiştirmiş oluruz. Aslında herhangi bir malzemeden. Attofizik maddeyi manipüle etme şeklimizi değiştiriyor.
Bu attosaniye darbelerini küçük ama karmaşık moleküller üzerinde kullanarak, onların kimyasal özelliklerini istediğimiz gibi değiştirebiliriz. Benzer şekilde, onları katılarda kullanarak, onların elektronik özelliklerini değiştirebileceğiz ve şu anda en hızlı CPU’dan altı kat daha hızlı olan petahertz frekanslarında çalışan cihazlar üretebileceğiz.
2023 Nobel Fizik Ödülü’nün üç kazananı, hareket halindeki bilinmeyen atomaltı dünyaya ışık tuttu; bu, kimyasal reaksiyonların ve biyolojik süreçlerin manipülasyonunda ve ayrıca daha hızlı ve daha verimli optoelektroniğin geliştirilmesinde birincil öneme sahip olabilecek bir şey. Kuantum özelliklerini de koruyan bileşenler.
Işık açıldı.
.
