Нобелевская премия по физике присуждается трем пионерам лазерной науки
Артур Эшкин, Жерар Муру и Донна Стрикленд были награждены Нобелевская премия по физике 2018 года за их работу по созданию «инструментов из света». Призеры этого года изменили способ, которым мы манипулируем и исследуем самые маленькие и самые быстрые части мира вокруг нас.
Эшкин был награжден половиной Нобелевской премии за свое революционное изобретение «оптических пинцетов», сделанных из лазеров, которые позволяют ученым улавливать и манипулировать крошечными организмами и частицами в пучках света. Mourou и Strickland, которые разделяют вторую половину премии, были признаны за их прорыв в создании «высокоинтенсивных, ультракоротких оптических импульсов» или лучей света, достаточно сильных для выполнения операций на глазах и точной лазерной обработки.
Стрикленд был третьей женщиной, получившей Нобелевскую премию по физике, и первой за более чем пятьдесят лет. Смотрите ее интервью с PBS NewsHour Вот ,
Кто победители
Артур Эшкин является одним из лауреатов Нобелевской премии по физике в этом году за изобретение оптического пинцета. Иллюстрированный Никласом Элмехедом / Нобелевская премия по физике
Артур Ашкин родился в Бруклине, Нью-Йорк. 96-летний физик, возможно, сегодня не сможет давать интервью, сказал он Нобелевскому комитету, потому что «очень занят работой над своей последней статьей». Хотя Ашкин ушел из Bell Labs в 1992 году, он активно работает в своем доме. лаборатория. Он самый старый человек, когда-либо удостоенный Нобелевской премии.
Жерар Муру 74 года, родился в Альбервиле, Савойя, во французских Альпах. Большую часть своей карьеры он провел в США в Рочестерском и Мичиганском университетах и с тех пор вернулся во Францию, где сейчас работает в Политехнической школе.
Донна Стрикленд 59 лет, родился в Гуэлфе, Канада. Она преподает и возглавляет исследовательскую группу в Университете Ватерлоо в Онтарио.
Что они сделали
Нобелевская премия была разделена между двумя основными инновациями в области лазерных технологий.
Лазеры - это устройства, которые создают и усиливают единственный источник света. Свет, исходящий от лазера, имеет один цвет или одну длину волны и не распространяется и не ослабляет, как луч фонарика.
Сразу после изобретения лазеров в 1960-х годах Ашкин начал пытаться манипулировать объектами с помощью света. Он обнаружил, что небольшие полупрозрачные частицы можно выталкивать, используя силу лазерного луча - частицы сначала захватывались в центре луча, а затем закреплялись на месте с помощью другого лазера, направленного в противоположном направлении. Эти оптический пинцет затем может быть использован для контроля и направления личности ячейки , вирусы , белки , и даже атомы ,
Стрикленд и Муру вместе работали над лазерным усилением, создавая кратчайшие и наиболее интенсивные вспышки лазерной энергии, когда-либо созданные человеком , В исследовании, которое будет использоваться для докторской диссертации Стрикленда, пара манипулировала лучами света, чтобы сделать их более мощными.
Техника, известная как усиление чирпированного импульса или CPA, может использовать специализированную комбинацию призм, оптических волокон и зеркал, чтобы увеличить пиковую силу вспышки лазерной энергии. Поскольку лазерные лучи можно было усилить только до того, как они разрушили усиливающий материал, Стрикленд и Муру решили сначала «растянуть» лазерный импульс, уменьшив его пиковую мощность, замедляя его. Луч малой мощности может быть затем безопасно усилен. После увеличения его мощности, луч был повторно сжат, создавая короткий, но очень мощный взрыв лазерного света.
Усиление чирпированного импульса растягивает, усиливает, а затем сжимает свет для ультракороткого лазерного импульса высокой интенсивности. Иллюстрированный Йоханом Ярнестадом / Королевская шведская академия наук
Эти всплески могут быть короткими, как аттосекунда по длительности - это одна квинтиллионная доля секунды. Мощные лазеры по всему миру используют эту технологию для увеличения энергии в своих лучах, точной резки в материал или получения самых быстрых изображений с камер в мире.
Почему это важно
Эти инновации в свете дают исследователям доступ к манипулированию и изучению взаимодействий, которые слишком малы или слишком быстры для традиционных методов.
Лазеры используются ежедневно в лабораториях по всему миру. Оптический пинцет Эшкина позволяет ученым разрезать, перемещать, содержать и проверять частицы, такие как нити ДНК и отдельные клеточные органеллы.
Метод CPA Муру и Стрикленда использовался, чтобы помочь миллионам людей с лазерной хирургией глаза, и камеры, которые используют их технологию, могут захватывать химические взаимодействия или даже электроны, движущиеся вокруг атома.
Область лазерных манипуляций все еще движется в направлении более высоких интенсивностей, более четкой фокусировки и большей мощности - по мере развития этой технологии открытия, сделанные нобелевскими лауреатами этого года, могут иметь последствия для таких предметов, как медицина, электронное оборудование и ядерная физика.