Рубрика: Физика
Како оптичката алатка им донесе Нобелова награда на тројца физичари
Автор: Невенка Стојановска
Објавено на 04.10.2018 - 12:30

Нобеловата награда за физика оваа година е доделена на тројца физичари чијашто работа на полето на ласерската техника и оптика резултираше со откривање на начин за употреба на интензивните светлински зраци за контрола на супербрзите процеси на микрониво, како и за манипулација со микроскопски малите објекти. Она што е исто така битно e што за првпат наградата ја добива и докторанд кој бил вклучен при истражувањата во оваа област. Од другите куриозитети врзани за Нобеловата наградата ќе кажеме дека по пауза од цели 55 години оваа награда е доделена на жена, а притоа таа е третата жена што воопшто ја освоила наградата. Во триото нобеловци-физичари исто така се наоѓа и најстариот научник што ја добил на оваа награда.

Дона Страјкленд (Donna Strickland), од Универзитетот Ватерло во Канада, ја дели едната половина од наградата со нејзиниот некогашен супервизор Жерар Муру (Gérard Mourou), од Техничката школа во Париз, Франција. Другата половина од наградата му припадна на Артур Ашкин (Arthur Ashkin) од Лабораториите на Бел во Холмдел, Њу Џерси, САД. Страјкленд и Муру први најдоа начин за производство на најкратките и најинтензивни пулсеви од светлина што било кога биле создадени. Техниката денес има широка примена во повеќе области на науката за манипулација на процесите што претходно изгледаа дека се одвиваат моментално, како што е на пример движењето на електроните во склоп на атомот, но има и голема практична примена во ласерската очна хирургија. Ашкин ја доби наградата за пионерскиот развој на “оптичките пинцети”, ласерски зраци со коишто може да се зафатат и контролираат микроскопски објекти, како што се, на пример, вирусите и клетките.

Краткотрајните ласерски пулсеви им овозможуваат на научниците да добијат увид во процесите што завршуваат побрзо од едно трепкање на очите. Пред револуционерната техника на Страјкленд и Муру интензитетот на овие ласерски пулсеви бил ограничен затоа што поради големата моќност постоеле огромни ризици при процесот да се уништи засилувачот што ги произведувал тие пулсеви. Откритието на двајцата научници се состоело во тоа да се искористи оптичка дифракциона решетка за да се растегне времетраењето на ласерскиот пулс.Со тоа се намалува моќноста на светлината и се овозможува употреба на конвенционални светлински засилувачи, пред пулсот да се набие во кратки, моќни изблици. Техниката за првпат е опишана во трудот што Страјкленд го напишала додека сè уште била докторанд во 1985 година и тоа бил првиот нејзин научен труд. Денес унапредувањата на оваа техника ум овозможуваат на научниците да генерираат ласерски пулсеви на ниво на атосекунди, што е временски интервал еднаков на милијардника од милијардити дел од секундата. Слично како што видеокамерата може да направи запис од повеќе слики во една секунда, така овие пулсеви можат да се користат за процесите што многу брзо се одвиваат како што се, на пример, хемиските процеси на фотосинтезата. Исто така, бидејќи краткотрајните пулсеви нанесуваат помала штета од долготрајните, ултракратките светлински пулсеви најдоа своја примена не само во ласерската хирургија, туку и за дупчење на трајни остри траги во материјалите за складирање на податоци, овозможувајќи поефикасни мемориски записи.

Муру е движечка сила на „Инфраструктура за екстремна светлина“, којашто претставува европски конзорциум што се бави со истражување на светлината при висок интензитет и во куса временска скала.

Ашкин, пак, неговата работа ја започнал веднаш по пронајдокот на ласерот, во 1960 година. Ласерите создавале нежен притисок врз малите објекти кон коишто биле упатени. Ова го потткнало Ашкин да воочи дека ласерите може да ги употреби за манипулација на овие објекти без тие да се оштетат. Неговите експерименти на сфери со пречници од едвам неколку микрометри во ’60 години од минатиот век, покажале дека честичките биле привлечени кон регионот со најинтензивни светлински зраци. Ова довело до нови можности за манипулација на ласерските зраци за да може со нив да се заробат, подигнат и поместат објектите. Кога Ашкин открил дека со помош на овие високофокусирани ласерски “прсти” може да се зграбат бактерии, вируси и живи клетки, тој ја создал алатката што денес е позната како „оптичка пинцета“. Неговиот изум има широка примена, особено во биофизиката, Денес, оптичката пинцета има широк спектар на примена, од алатка за издвојување на здравите крвни клетки од заразените, па сè до создавањето материјали на микронско ниво.

Клучни зборови:
Од лево кон десно - Артур Ашкин, Дона Страјкленд и Жерар Муру, добитници на Нобеловата награда за физика за 2018 година

Од лево кон десно - Артур Ашкин, Дона Страјкленд и Жерар Муру, добитници на Нобеловата награда за физика за 2018 година

Процесот на манипулација на ласерските зраци што се користи кај оптичката пинцета

Процесот на манипулација на ласерските зраци што се користи кај оптичката пинцета