Лауреаты нобелевки совершили  революционное открытие в области лазерной физики

Лауреаты нобелевки совершили "революционное открытие в области лазерной физики"

Фото: twitter.com/NobelPrize

2 октября в Стокгольме  прошло вручение Нобелевской премии по физике. В этом году почетную награду присудили Артуру Эшкину (США), Жерару Муру (Франция) и Донне Стрикланд (Канада) за новаторские изобретения в области лазерной физики.

В заявлении Королевской академии наук сказано, что  "их открытия произвели революции в лазерной физике" и сегодня "чрезвычайно маленькие объекты и невероятно быстрые процессы можно наблюдать в новом свете".

Кроме того, Донна Стрикланд стала третьей женщиной, которая получила "Нобеля" в области физики. 

"Пинцет" для клеток и атомов

Артур Ашкин изобрел оптический пинцет, с помощью которого можно захватывать частицы, атомы, вирусы и другие клетки, используя так называемые "пальцы" лазерных лучей. Как пояснили в комитете, это открытие позволило Ашкину осуществить давнюю мечту научной фантастики - использовать радиационное давление света для передвижения физических объектов.

Его суть в том, что этот "лазерный пинцет" или "оптическая ловушка" позволяют манипулировать  микроскопическими объектами с помощью лазерного света (обычно испускаемого лазерным диодом).

В последние годы такие "оптические пинцеты" начали использовать в биофизике для изучения структуры и принципа работы белков.

Эту технологию впервые применили в биологии в  1980-х годах Стивен Блок и Говард Берг. Они использовали ее чтобы удержать бактерию с целью изучения бактериальных жгутиков.

Однако, настоящий прорыв произошел в 1987 году, когда Ашкин использовал пинцет для удержания живых бактерий без причинения им вреда. Он сразу же начал изучать биологические системы.

Оптический пинцет оказался полезными также и в других областях биологии. Например, в 2003 году метод оптического удержания был использован для сортировки клеток. Создавая большую оптическую интенсивность над образцом, клетки можно сортировать по их собственным оптическим характеристикам. Оптический пинцет также используется для исследования цитоскелетов, измерения вязкости и упругости биополимеров и изучения движения клеток.

Фото: twitter.com/NobelPrize 

Как усилить световые импульсы

Муру и Стриклэнд награждены за изобретение "метода генерирования ультракоротких оптических импульсов высокой интенсивности". Эта технология известна, как усиление чипированных импульсов.

Усиление чирпированных импульсов или CPA —  техника усиления ультракоротких лазерных импульсов вплоть до *петаваттного уровня мощности путем растягивания широкополосного импульса в дисперсионной оптической системе (обычно — пара призм) перед процессом усиления и последующего сжатия импульса после усиления оптической системой с обратной дисперсией (для сверхмощных импульсов в качестве такой системы возможно применение только дифракционных решеток и, возможно, зеркал). CPA в настоящее время является основной техникой получения импульсов наибольшей мощности.

Впервые эту технику Муру и Стриклэнд  предложили еще в 1985 году для уменьшения пиковой интенсивности импульса во время усиления. 

Задающий короткий импульс, обладающий малой энергией, растягивается с помощью рассеивающих элементов на сотни пикосекунд (одна триллионная доля секунды, - ред.), что значительно уменьшает плотность мощности пучка во время усиления тем самым позволяя добиваться более высокого значения энергии импульса. Затем сжатием восстанавливается изначальная длина импульса, но уже со значительно большей пиковой мощностью.

Фото: twitter.com/NobelPrize 

*Петаватт - это единица измерения мощности, кратная производной единице измерения мощности в системе СИ, Ватту. Перевод единицы Петаватт: 1 Петаватт = 1000000 Гигаватт.

Вручение премии

С 1901 года Нобелевскую премию вручали 585 раз. Лауреатами стали 896 человек и 27 организаций, из них 79 получили премию Государственного банка Швеции памяти Альфреда Нобеля.

Премия в области физики присуждалась 111 раз, ее получили 207 человек. Самым молодым лауреатом в 1915 году стал Лоренс Брэгг из Австралии (25 лет), который был удостоен награды вместе со своим отцом Уильямом Генри Брэггом за работы по изучению кристаллов с помощью рентгеновских лучей. Средний возраст победителей в этой номинации составляет 55 лет.

Вручение награды состоится в Стокгольмской филармонии 10 декабря, в день смерти Альфреда Нобеля. На сцене из рук шведского монарха лауреаты получат золотую медаль с портретом учредителя премии и диплом.

Размер денежной составляющей этой награды в нынешнем году составляет 9 миллионов крон (1,02 миллион долларов).

СПРАВКА "КП":

Артур Ашкин родился в 1922 году в Нью-Йорке. Он является пионером в области создания оптических ловушек, развитие которых привело к управлению атомами, молекулами и биологическими клетками. Ученый также известен исследованиями в областях фоторефракции, генерации второй гармоники и нелинейной оптики в волокнах. В 1978 году Эшкин изобрел оптический пинцет. В 1992 году, после 40-летней карьеры, вышел на пенсию.

Жерар Муру родился в 1944 году во французском Альбервилле. Он является директором Лаборатории прикладной оптики в Национальной высшей школе передовых технологий. В 2010 году по программе грантов Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах, Муру был приглашен на работу в Нижегородский государственный университет.

Донна Стриклэнд родилась в 1959 году в Гуэлфе, Канада. Является доцентом университета Ватерлоо в Онтарио. Она специализируется на взаимодействии высокоинтенсивных лазеров с материей, нелинейной оптике и системах с короткоимпульсным интенсивным лазерным излучением. В 1985 году вместе с Муру предложила новую технику получения сверхмощных лазерных импульсов - усиление чирпированных импульсов. 

Чтобы не пропустить все самое важное и интересное, подписывайтесь на нас в соцсетях