16 декември 2018
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

За какво дадоха Нобелова награда за физика : оптичните пинсети и чирпираните импулси

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 04 октомври 2018 в 00:0022090
Отляво надясно: Артър Ашкин, Жерар Муру и Дона Стрикланд

Тазгодишната нобелова награда за физика е забележителна с две неща. На първо място, за първи път от половин век жена печели Нобеловата награда за физика: Дона Стрикланд е едва третата (първата е Мария Кюри през 1903 г., втората е Мария Гьоперт-Майер през 1963 г., точно преди 60 години). И второ, Артър Ашкин стана най-възрасдтният носител на Нобеловата награда - 96 години. Между другото, Ашкин, който бе чакал повече от 40 години наградата си, продължи великолепната традиция да троли Нобеловия комитет: той отговори на обаждането от Стокхолм, че няма време да говори, защото трябва да подготви нова статия. Освен това, сега Ашкин е и най-старият жив титуляр на най-авторитетната научна награда.

Наградата от 2018 г. удовлетворява две условия на волята на Алфред Нобел, според която наградата може да бъде разделена между две различни теми и трима души. Това се случи и сега, въпреки общата формулировка, изследователските теми на първия победител са много различни от тези на другите двама.

През 1970 г.  Артър Ашкин, служител на Bell Laboratories, потомък на емигрант от Одеса и емигрантка от Галиция, публикува първата си работа, която показва, че частици с размер от порядъка на микрон могат да бъдат ускорявани и спирани чрез излъчване. 16 години по-късно се появява забележителна статия, в която се показва, че фино фокусиран лазерен лъч е способен да задържи и премества микроскопични частици в три измерения. Сред съавторите на тази статия са Артър Ашкин и Стивън Чу. Ашкин продължава да развива концепцията за оптични пинсети за манипулиране на молекули и по-големи частици, докато Чу се фокусира върху способността на лазерния лъч да спира атомите, като по този начин ги охлажда. По-младият Чу (26 години по-млад от Ашкин) получава Нобеловата награда през 1997 г. за работата си и по-късно става министър на енергетиката в кабинета на Барак Обама.

Ашкин се наложи да почака много по-дълго.

През това време оптичните пинсети станаха доста рутинна технология -  биолозите с тяхна помощ манипулират отделни клетки, химиците свързват отделни атоми на натрий и цезий, биохимиците активно изучават работата на протеините и нуклеиновите киселини. Следователно наградата е абсолютно заслужена. Дори времето, което мина до получаването на наградата не е рекорд. Така, Ернст Руска изчака наградата за създаването на електронния микроскоп цели 55 години.

Как работят оптичните пинцети: когато топката е изместена от центъра на лазерния лъч, както на фигура (а), най-голямата промяна на импулса на лъчите с висок интензитет предизвиква сила насочено към центъра на капана. Когато топката се намира в центъра на светлинния сноп, както е показано на фигура (b), силата сочи в посоката на стесняването. Wikimedia Commons

Работата на Жерар Муру (Франция, Ecole Polytechnique) и Дона Стрикланд (Канада, Университет Ватерло) позволи да се получат най-интензивните и кратки лазерни импулси създадени някога. Техният метод се нарича "усилване на чирпираните импулси" (Chirped pulse amplification). Неговият принцип е следният - взема се кратък лазерен импулс, "разтегля се" във времето и пространството за сметка на дисперсията, усилва се и след това отново се компресира. Английската дума "chirp" означава чуруликане, птичи трели, тоест "разтеглен" звуков импулс.

Работата на Муру и Стрикланд излезе една година преди фундаменталната работа на Ашкин. Те също са рекордьори в чакането на Нобелова награда - получават наградата си след тридесет години и три години, макар да са много по-млади от първия лауреат.

Принцип на "усилването на чирпираните импулси". LLNL / Wikimedia Commons

Трябва да се каже, че Стрикланд можеш да бъде удостоена и с Нобелова награда за медицина, тъй като получените по нейния метод фемтосекундни импулси се използват за лазерна корекция на зрението (т.нар Femto-LASIC процедура), но обхвата на постижението на Стрикланд, която в телефонен разговор с Нобеловия комитет призова за по-активно внимание към жените физици, е много по-широк от офталмологията.

Най-важното е, че способността да се получават ултракратки лазерни импулси дава възможност да се направят супер мощни. Лазерите станаха петаватни (1015 вата), а тази мощност е около сто хиляди пъти по-висока от тази, произведена от най-големите електроцентрали в света. Така именно с такива лазери може да се "запали" термоядрен синтез и да се получат най-екзотичните състояния на материята, които обикновено съществуват само в недрата на звездите.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Физика
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.