اكتشف بيير أغوستيني وفيرينك كراوس وآن لويلير كيفية توليد نبضات ضوئية من الأتوثانية، والتي تدوم جزءًا من مليار من مليار من الثانية ويمكن استخدامها لصنع أفلام للإلكترونات - وهو الاكتشاف الذي منحهم جائزة نوبل لعام 2023 في الفيزياء.
(2).jpg)
بيير أغوستيني وفيرينك كراوس وآن لويلير
نيكلاس المهيد / التوعية بجائزة نوبل
منحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023 إلى بيير أغوستيني وفيرينك كراوس وآن لويلير لأبحاثهم في توليد نبضات ضوئية قصيرة جدًا لدراسة كيفية تحرك الإلكترونات عبر المادة.
سمعت آن لويلير، من جامعة لوند في السويد، وهي المرأة الخامسة التي فازت بجائزة نوبل في الفيزياء، بالخبر عندما كانت في منتصف الطريق في تدريس طلابها. قال لولييه في مؤتمر صحفي عُقد في الثالث من أكتوبر: "كان أداء النصف الساعة الأخيرة من محاضرتي صعبًا بعض الشيء".
أدت دراسة الإلكترونات وخصائصها على نطاقات زمنية "الأتو ثانية" - حوالي جزء من مليار جزء من مليار جزء من الثانية - إلى ظهور الإلكترونيات فائقة السرعة؛ لقد سمح لنا بتمييز الجزيئات عن بعضها البعض، وهو أمر مفيد للكشف عن الأمراض؛ ومكن من التحكم الدقيق في الإلكترونات داخل المادة.
وكما نستخدم الضوء لمراقبة العالم المجهري من حولنا، كذلك يمكن استخدامه لاستكشاف العالم دون الذري. ولكن نظرًا لأن الجسيمات مثل الإلكترونات يمكن أن تتحرك بشكل أسرع من مدة نبضة الضوء، فقد يتم فقدان العديد من التفاصيل الدقيقة لحركتها.
ولهذا السبب أثبتت نبضات ضوء الأتو ثانية أنها حيوية للغاية. جاء الإنجاز الرئيسي الأول في إنتاجها في عام 1987، عندما اكتشفت لويلير وزملاؤها أن ليزر الأشعة تحت الحمراء الذي يسطع عبر غاز النيون أو الأرجون أو الزينون ينتج ضوءًا يحتوي على دفقات قصيرة بشكل غير عادي ذات كثافة ثابتة. وصفت لويلير وفريقها هذا التأثير رياضيًا، مما مهد الطريق للباحثين اللاحقين لتحسين هذا الضوء الغريب واستخدامه لإنتاج نبضات الضوء هذه بالأتوثانية بشكل موثوق.
في عام 2001، قام كل من بيير أغوستيني من جامعة ولاية أوهايو وفيرينك كراوس من معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية في ألمانيا بتطوير تقنيات منفصلة بشكل مستقل، بناءً على عمل لويلير وفريقها، للتأثير بشكل أكثر دقة على نبضات الأتو ثانية والتحكم في كيفية تأثيرها. لقد استمروا لفترة طويلة. طور أغوستيني طريقة لتوليد سلسلة من النبضات، يبلغ طول كل منها حوالي 250 أتوثانية، تُعرف باسم تقنية RABBIT، بينما توصل كراوس إلى أسلوب مماثل يسمى طريقة التقطيع، والتي أنتجت نبضات تبلغ حوالي 650 أتوثانية.
تم بعد ذلك استخدام هذه الأساليب بشكل متكرر لدراسة نطاق واسع من ديناميكيات الإلكترونات المختلفة، مثل كيفية تحركها معًا عبر مسافات صغيرة وكيف تتغير خصائصها الكمية اعتمادًا على المادة الموجودة فيها.
وقد أدت دراسة وفهم الإلكترونات في مثل هذه الفترات الزمنية القصيرة إلى تقدم في الإلكترونيات فائقة السرعة، مما قد يؤدي يومًا ما إلى تطوير شرائح كمبيوتر أكثر قوة. كما أنها أتاحت لنا تمييز الجزيئات عن بعضها البعض بناءً على خصائصها الإلكترونية، والتي يمكن استخدامها لتقنيات تشخيص سريعة ودقيقة، مثل تتبع علامات الدم.
وقال ماتس لارسون، عضو لجنة نوبل للفيزياء، في المؤتمر الصحفي: "بمجرد أن تكونان في موقف تفهمان فيه كلاكما وتمتلكان التكنولوجيا اللازمة لإتقان هذه التقنيات، يمكنكما عندها التفكير في التطبيقات
المصدر: