El Premi Nobel de Física 2023

El 3 d'octubre del 2023 la Reial Acadèmia Sueca de les Ciències ha decidit concedir el Premi Nobel de Física 2023 a Pierre Agostini de la Universitat Estatal d'Ohio, Columbus, EE.UU., Ferenc Krausz  de l'Institut Max Planck d'Òptica Quàntica, Garching i Ludwig-Maximilians-Universität München, Alemanya i a Anne L'Huillier  de la Universitat de Lund, Suècia

"Pels mètodes experimentals que generen polsos de llum d'attosegons per a l'estudi de la dinàmica dels electrons en la matèria"

Experiments amb llum capten l'instant més breu

Els tres Premis Nobel de Física 2023 han estat reconeguts pels seus experiments, que han proporcionat noves eines a la humanitat per explorar el món dels electrons a l'interior d'àtoms i molècules. Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L'Huillier han demostrat una manera de crear polsos de llum extremadament curts que es poden utilitzar per mesurar els ràpids processos en què els electrons es mouen o canvien d'energia.

Igual que una pel·lícula d'imatges fixes es percep com un moviment continu, l'ésser humà percep els esdeveniments que es produeixen a gran velocitat els uns dins dels altres. Si volem investigar esdeveniments realment breus, necessitem una tecnologia especial. Al món dels electrons, els canvis es produeixen en unes dècimes d'attosegon - un attosegon és tan curt que n'hi ha tants en un segon com segons hi ha hagut des del naixement de l'univers.

Clic a la imatge per engrandir. Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L'Huillier (d'esquerra a dreta). Crèdit: Universitat Estatal d'Ohio, Institut Max Planck d'Òptica Quàntica i Fundació BBVA.

Els experiments dels guardonats han produït polsos de llum tan curts que es mesuren en attosegons, demostrant així que aquests polsos es poden utilitzar per proporcionar imatges de processos a l'interior d'àtoms i molècules.

El 1987, Anne L'Huillier va descobrir que en transmetre llum làser infraroja a través d'un gas noble sorgien molts sobretons de llum diferents. Cada sobreto és una ona lluminosa amb un nombre determinat de cicles per cada cicle de la llum làser. Es deuen a la interacció de la llum làser amb els àtoms del gas, que proporciona a alguns electrons una energia extra que s'emet en forma de llum. Anne L'Huillier ha continuat explorant aquest fenomen, establint les bases de posteriors avenços.

Clic a la imatge per engrandir. Els moviments dels electrons en àtoms i molècules són tan ràpids que es mesuren en attosegons. Un attosegon és a un segon el que un segon a l'edat de l'univers. Crèdit: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences.

El 2001, Pierre Agostini va aconseguir produir i investigar una sèrie de polsos de llum consecutius, en què cada pols durava només 250 attosegons. Alhora, Ferenc Krausz treballava amb un altre tipus d'experiment, un que permetia aïllar un únic pols de llum que durava 650 attosegons.

Les contribucions dels guardonats han permès investigar processos tan ràpids que abans eren impossibles de seguir.

"Ara podem obrir la porta al món dels electrons. La física dels attosegons ens brinda l'oportunitat de comprendre mecanismes governats per electrons. El pas següent serà utilitzar-los", afirma Eva Olsson, Presidenta del Comitè Nobel de Física.

Hi ha aplicacions potencials en moltes àrees diferents. En electrònica, per exemple, és important entendre i controlar com es comporten els electrons en un material. Els polsos d'attosegons també es poden utilitzar per identificar diferents molècules, com en el diagnòstic mèdic.

Ho he vist aquí.