Tegoroczną nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki przyznano za przełomowe odkrycia w dziedzinie fizyki laserów. Amerykanin Arthur Ashkin otrzymał połowę nagrody za stworzenie optycznej, laserowej pęsety, z pomocą której można manipulować obiektami biologicznymi. Druga połowa nagrody trafiłą do Francuza Gerarda Mourou i Kanadyjki Donny Strickland za opracowanie metod generowanie bardzo intensywnych i ultrakrótkich impulsów światła. Strickland to dopiero trzecia kobieta w historii wyróżniona nagrodą Nobla z fizyki. Przed nią były tylko Maria Skłodowska-Curie w 1903 roku i Maria Goeppert-Mayer w roku 1963. 96-letni Arthur Ashkin jest z kolei najstarszym laureatem nagrody Nobla w historii.
Jak podkreśla Królewska Szwedzka Akademia Nauk, wyróżnione prace umożliwiły obserwacje ekstremalnie małych obiektów i procesów przebiegających niewiarygodnie szybko. Zbudowane na ich podstawie instrumenty naukowe otworzyły zupełnie nowe, wcześniej niedostępne, rejony badań, znalazły wiele przemysłowych i medycznych zastosowań.
Wkrótce po pojawieniu się w początku lat 60 ubiegłego wieku pierwszych laserów, Arthur Ashkin rozpoczął eksperymenty, w których chciał udowodnić, że z pomocą intensywnej wiązki światła można poruszać miniaturowymi obiektami. Pierwsze sukcesy pojawiły się, gdy promień lasera faktycznie poruszył przezroczyste kulki o mikrometrowych rozmiarach. To co Ashkina zaskoczyło, to fakt, że kulki były równocześnie ściągane do środka wiązki, gdzie promieniowanie jest najbardziej intensywne.
Gdy Ashkin dodał soczewkę, by jeszcze światło lasera skupić, udało mu się stworzyć świetlną pułapkę, która była w stanie cząsteczki zatrzymać w jednym miejscu. W ten sposób opracował technikę, którą nazwano optyczną pęsetą, pozwalającą z pomocą światła laserowego przechwycić atomy, cząsteczki, czy wirusy, by móc dokładniej je badać. Przełom nastąpił w 1987 roku, gdy Ashkinowi udało się z pomocą lasera przechwycić żywą bakterię. Metoda, nie czyniąca żywym organizmom szkody otworzyła nowe możliwości badań mechanizmów życia.
Z pomocą optycznych pęset badano między innymi białka, cząsteczki DNA, czy tak zwane maszyny molekularne, duże cząsteczki wykonujące we wnętrzu komórek istotne zadania. Badania biologiczne zyskały potężne narzędzie, umożliwiające przechwytywanie, odwracanie i przemieszczanie cząsteczek, czy bakterii, bez ich dotykania.
Gerard Mourou i Donna Strickland opracowali z kolei metodę tworzenia najkrótszych i najbardziej intensywnych impulsów laserowych, jakie są tylko możliwe, bez niszczenia wzmacniającego materiału. Opublikowany w 1985 roku artykuł na ten temat opierał się na pracy doktorskiej Strickland. Dzięki ich innowacyjnemu podejściu udało się najpierw rozciągnąć impulsy w czasie, potem je wzmocnić, wreszcie ponownie skompresować. To sprawiło, że natężenie impulsu gigantycznie wzrosło. Opracowana przez nich technika CPA stała się standardem przy tworzeniu laserów o bardzo krótkich impulsach i wysokim natężeniu, wykorzystywanych w nauce, ale też w bardzo wielu dziedzinach przemysłu i medycynie, na przykład do laserowej korekty wzroku.
Przy okazji lasery femtosekundowe okazały się... najszybszą kamerą świata, pozwalającą obserwować przebiegające niezmiernie szybko reakcje atomów i cząsteczek. Dalsze ich zastosowania są tylko kwestią czasu. Można spodziewać się wykorzystania ich do modyfikowania właściwości materii, tworzenia bardziej pojemnych i wydajnych systemów przechowywania danych, szybszej elektroniki, bardziej efektywnych baterii słonecznych. Z ich pomocą powstaną potężniejsze akceleratory, nowe źródła energii, jeszcze bardziej wyrafinowane leki. Wszystko to co już udało się za sprawą tych odkryć osiągnąć i wszystko to co jeszcze jest możliwe, zdaniem Akademii Szwedzkiej wpisuje się w ideę Alfreda Nobla, by nagradzać odkrycia przynoszące ludzkości jak największy pożytek.
(nm)
