Nobel z fizyki dla 96-latka za "pęsety optyczne"

Akademia podzieliła nagrodę wynoszącą 9 milionów koron szwedzkich (ok. 4 mln zł) na dwie części. Pierwszą, wynoszącą 4,5 mln koron przyznano 96-letniemu, amerykańskiemu fizykowi Arthurowi Ashkinowi „za pęsety optyczne i ich zastosowanie w układach biologicznych”.

Drugą połowę nagrody rozdzielono między profesora Gérarda Mourou z paryskiej Ecole Polytechnique i profesor Donnę Strickland z kanadyjskiego Waterloo University "za ich metodę generowania impulsów optycznych o bardzo wysokiej intensywności, ultra-krótkich".

Pęsety do „łapania” atomów

Urodzony na nowojorskim Brooklynie, fizyk Artur Ashkin, przez ponad 40 lat pracował dla AT&T Bell Laboratories w Murray Hill, w stanie New Jersey. Obecnie ten kompleks badawczy nosi nazwę Nokia Bell Labs. W przeciwieństwie do dwojga współlaureatów tegorocznej nagrody Nobla z fizyki, amerykański naukowiec miał możliwość wdrażania w praktykę wyników swoich badań.

Jego „pęsety optyczne” są technologią pozwalającą na manipulowanie drobnymi organizmami za pomocą wiązek światła. Ashkin rozpoczął pracę nad manipulacją mikrocząstkami światłem laserowym jeszcze pod koniec lat 60. XX wieku. W tym czasie został współodkrywcą zjawiska fotorefrakcji w krysztale piezoelektrycznym

Efektem tych badań było wynalezienie w 1986 roku „pęset optycznych”. Amerykański fizyk jako pierwszy na świecie rozpoczął prace nad procesem pułapkowania optycznego, zastosowanego później do manipulowania atomami i cząsteczkami, a nawet komórkami biologicznymi. Naukowiec kładł nacisk na obserwacje promieniowania światła. Z tego powodu można go uważać za głównego teoretyka koncepcji pola pęset optycznych.

Badania Arthura Ashkina stały się podstawą koncepcji stworzonej przez amerykańskiego fizyka Stevena Chu, który za prace nad chłodzeniem i łapaniem atomów otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1997 roku.

Arthur Ashkin odszedł na emeryturę w 1992 roku, po 40 latach pracy w Laboratoriach Bella. W jego dorobku naukowym jest 47 patentów, za które w 2003 roku dostał nagrodę Josepha F. Keithleya za osiągnięcia w dziedzinie nauk pomiarowych, a w 2004 roku nagrodę Harvey Prize, przyznawaną przez Izraelski Instytut Technologii.

W 1984 roku Arthur Ashkin został wybrany w skład rady Narodowej Akademii Inżynierii i Narodowej Akademii Nauk. Mimo podeszłego wieku, amerykański uczony nadal kontynuuje prace w swoim domowym laboratorium.

Poszukiwania impulsów optycznych

Z kolei drugi laureat tegorocznej Nagrody Nobla z fizyki profesor Gérard Mourou z École Polytechnique jest francuskim pionierem w dziedzinie elektrotechniki i laserów, który wraz z Donną Strickland współtworzył technikę zwaną amplifikacją pulsacyjną lub CPA. Została ona później wykorzystana do wytworzenia impulsów laserowych o ultrakrótkim impulsie i bardzo wysokiej intensywności o mocy 1 terawata. W 1994 r. prof. Mourou i jego zespół z University of Michigan odkrył równowagę między tzw. efektem Kerra i dyfrakcją samotłumiącą przez jonizację i rozrzedzenie wiązki laserowej o intensywności terawatta w atmosferze. Dowiedziono, że w ten sposób tworzą się „włókna”, które działają jak falowody dla wiązki.

Profesor Gérard Mourou był przez wiele lat dyrektorem Laboratoire d'Optique Appliquee w Wyższej Państwowej Szkole Zaawansowanych Technik (École nationale supérieure de techniques avancées), a w 1990 roku założył Ultrafast Optical Science Center (CUOS) na University of Michigan.

W połowie lat osiemdziesiatych Muorou rozpoczął ze swoją kanadyjską doktorantką Donną Theo Strickland wspólne prace badawcze nad wytwarzaniem ultrakrótkich impulsów o bardzo wysokiej intensywności, przydatnych w wielu dziedzinach naukowych, w tym także w laserowej mikroobróbce w chirurgii. W 1985 roku Strickland opublikowała pionierską pracę o „kompresji amplifikowanych impulsów optycznych”, która prowadziła do stworzenia teorii pola o wysokiej intensywności w ultrakrótkich impulsach wiązek światła.