Drei Wissenschaftler wurden für ihre Arbeit zur Erzeugung extrem kurzer Lichtimpulse, die zur Untersuchung von Prozessen im Inneren von Atomen und Molekülen genutzt werden können, mit dem Nobelpreis für Physik 2023 ausgezeichnet.
Pierre Agostini von der Ohio State University, Ferenc Krausz vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik und Anne L’Huillier von der Universität Lund erhalten jeweils gleiche Anteile des Preisgeldes in Höhe von 11 Millionen schwedischen Kronen (823.000 £), das am Dienstag vom Königlichen bekannt gegeben wurde Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm.
Die diesjährige Auszeichnung ist der 117. Nobelpreis, der seit 1901 in der Physik verliehen wird. L’Huillier ist erst die fünfte Frau, die den Preis erhält.
Auf der Pressekonferenz sagte L’Huillier, die selbst zwischen 2007 und 2015 dem Nobelkomitee für Physik angehörte, dass sie gerade unterrichtete, als sie den Anruf erhielt, um ihr mitzuteilen, dass sie gewonnen hatte.
„Die letzte halbe Stunde meines Vortrags war schwierig“, sagte sie. „Wie Sie wissen, gibt es nicht so viele Frauen, die diesen Preis erhalten, daher ist er etwas ganz Besonderes“, fügte sie hinzu.
Das Nobelkomitee verlieh den Preis „für experimentelle Methoden, die Attosekunden-Lichtimpulse zur Untersuchung der Elektronendynamik in Materie erzeugen“.
Eine Attosekunde ist eine unglaublich kurze Zeitspanne. Wie das Komitee betont, entspricht die Anzahl der Attosekunden, die in eine Sekunde passen – eine Zeitskala, die in etwa einem Herzschlag entspricht – der Anzahl der Sekunden, die seit der Geburt des Universums vergangen sind. Es sind jedoch diese Zeitskalen, die die Elektronendynamik bestimmen. Es dauert etwa 150 Attosekunden, bis ein Elektron den Kern eines Wasserstoffatoms umkreist, während Elektronen einige hundert Attosekunden benötigen, um von einem Atom zum anderen zu springen .
Die diesjährigen Gewinner entwickelten experimentelle Methoden, die Wechselwirkungen zwischen Infrarot-Laserlicht und einem Edelgas wie Neon nutzen, um Lichtimpulse auf der Attosekunden-Zeitskala zu erzeugen. Mit diesen Lichtimpulsen können die Bewegungen von Elektronen und damit Prozesse innerhalb von Atomen und Molekülen untersucht werden.
Prof. Mats Larsson, Mitglied der Royal Academy of Sciences, wies darauf hin, dass Attosekundenpulse eine Reihe wichtiger Anwendungen hätten, wobei die Technologie das Potenzial für den ultraschnellen Wechsel eines Materials wie Siliziumdioxid von einem Isolator zu einem Leiter biete.
„Dies ist ein wichtiges Gebiet, weil es die Möglichkeit bietet, auf Basis dieser kurzen Impulse sehr schnelle Elektronik zu entwickeln“, sagte er.
Eine weitere Anwendung, die derzeit untersucht werde, sei die molekulare Fingerabdruckerkennung biologischer Proben . Larrson sagte beispielsweise, dass sehr kurze Lichtimpulse verwendet werden könnten, um Moleküle in einer Blutprobe anzuregen . Das von den Molekülen emittierte Infrarotlicht könnte dann mit Attosekunden-Präzision erfasst werden, was Wissenschaftlern eine Möglichkeit bietet, kleinste Veränderungen im Blut zu erkennen.
„Auf diese Weise besteht die Hoffnung, dass man in Zukunft erfassen kann, ob eine Person beispielsweise an Lungenkrebs erkrankt ist, so dass man über eine sehr empfindliche Methode verfügt und Krebs sehr früh diagnostizieren kann.“ Die Behandlung im Stadium wird viel erfolgreicher sein“, sagte Larsson.
Wissenschaftler haben auch vorgeschlagen, Attosekunden-Lichtimpulse zur Untersuchung von Quantenprozessen bei der Photosynthese in Pflanzen oder zur Steuerung chemischer Reaktionen zu verwenden – ein Bereich, der als „Attochemie“ bezeichnet wird.
Dr. Amelle Zair vom Kings College London, die mit L’Huillier zusammengearbeitet hat, sagte, sie sei erfreut und stolz über den Sieg des Trios.
„Die Attosekundenphysik ist ein faszinierendes Forschungsgebiet, in dem starkes Licht mit Materie auf ihrer grundlegendsten Zeitskala, der Attosekunden-Zeitskala, interagiert“, sagte sie.
Prof. Jon Marangos vom Imperial College London und Direktor des Blackett Laboratory Laser Consortium begrüßte die Nachricht über den Preis.
„Dies ist eine wirklich wohlverdiente Auszeichnung für einige der Pioniere auf dem Gebiet der Attosekundenwissenschaft“, sagte er. „Diese Fähigkeit ermöglicht es uns, die schnellste elektronische Dynamik in Materie zu untersuchen, die photophysikalischen und photochemischen Prozessen in allen Phasen der Materie zugrunde liegt.“
Quelle : The Guardian
