Królewska Szwedzka Akademia Nauk przyznała nagrodę Nobla z fizyki w roku 2023 trojgu naukowcom. Laureaci to Pierre Agostini z The Ohio State University, Columbus, USA, Ferenc Krausz pracujący w Max Planck Institute of Quantum Optics w Garching i w Ludwig-Maximilians-Universität w Monachium w Niemczech oraz Anne L’Huillier z Lund University w Szwecji. Komisja noblowska doceniła ich osiągnięcia w zakresie doświadczalnych metod generowania nadzwyczaj krótkich, attosekundowych, impulsów światła, służących do badania zachowania elektronów w atomach i cząsteczkach.
Zjawiska zachodzące w mikroświecie wewnątrz atomów i cząsteczek, a w szczególności te dotyczące elektronów, są nadzwyczaj szybkie. Skala czasu dla tych zjawisk wyrażana jest w attosekundach (skrót: as), tj. jednostkach czasu 1018 (czyli trylion) razy mniejszych niż sekunda. Eksperymenty mające na celu ich rozpoznanie są więc wielkim wyzwaniem dla fizyków. Sposobem na uzyskanie postępów w tej dziedzinie jest zastosowanie odpowiednio krótkich impulsów światła, które, jak lampa błyskowa, pozwoliłyby je „oświetlić” przez nadzwyczaj krótką chwilę i w ten sposób uniknąć „rozmazania szczegółów”.
Troje laureatów opracowało technikę wytwarzania takich ekstremalnie krótkich impulsów. Ich osiągnięcia to przełom w badaniach, który otwiera szerokie możliwości poznania mechanizmów, które rządzą zachowaniem elektronów, ich ruchem i energią.
W 1987 roku Anne L’Huillier znalazła sposób na otrzymanie krótkich impulsów światła transmitując podczerwone promieniowanie laserowe przez gaz szlachetny. W wyniku zachodzących wtedy oddziaływań elektrony zyskiwały dodatkową energię wypromieniowaną potem w postaci krótkiego impulsu świetlnego. W roku 2001, Pierre Agostini otrzymał i badał serie impulsów świetlnych, z których każdy trwał zaledwie 250 attosekund. W tym samym czasie Ferenc Krausz opracował metodę doświadczalną umożliwiającą wyizolowanie pojedynczego impulsu świetlnego trwającego 650 attosekund.
Impulsy attosekundowe stwarzają możliwości badań wcześniej niedostępnych, np. umożliwiają zmierzenie czasu potrzebnego do oderwania elektronu od atomu oraz zbadanie, jak ten czas zależy od tego, jak mocno elektron jest związany z jądrem atomu a także zrekonstruowanie sposobu, w jaki chmura elektronów oscyluje w cząsteczkach i materiałach.
Techniki wytwarzania impulsów attosekundowych znajdą zastosowanie w wielu dziedzinach, np. w elektronice impulsy attosekundowe pozwolą zrozumieć i kontrolować zachowanie elektronów a w diagnostyce medycznej mogą służyć do odróżniania i identyfikacji cząsteczek.
