Odpowiedzi na nie udzielił Robert Jones z Uniwersytetu Wirginii. Jak wyjaśnia, laureaci zyskali możliwość wytwarzania niezwykle krótkich impulsów światła. To właśnie one odgrywają kluczową rolę w uwiecznianiu zachowań elektronów. Ekspert porównuje to do tego, jak zachowuje się na przykład lampa błyskowa w aparacie fotograficznym.
Czytaj też: Wzmacniacz kwantowy na wagę złota. To rewolucja, z której skorzysta cały świat
Kontynuując tę analogię, musimy sobie wyobrazić, że chcemy zrobić zdjęcie błyskawicznie zmieniającej się scenerii. Potrzeba do tego czegoś, co rozświetli ową scenę na krótki czas. Musi się to odbywać bardzo szybko, ponieważ elektrony poruszają się niezwykle dynamicznie: gdyby elektron poruszał się wokół atomu w podobny sposób, jak ma to miejsce w przypadku Ziemi krążącej wokół Słońca, to pokonanie tej orbity zajęłoby mu około 100 attosekund. Gwoli ścisłości: jedna attosekunda odpowiada jednej trylionowej części sekundy.
Próbując uwiecznić elektrony oraz ich ruch, potrzebna była niezwykle intensywna wiązka laserowa. Kieruje się ją na cel, dzięki czemu dochodzi do interakcji między laserem, a elektronami. Te są ujemnie naładowane i zostają oderwane od dodatnio naładowanych jąder, które je wiążą. Problem polega na tym, iż elektron może zderzyć się ze swoim jonem, co doprowadzi do uwolnienia energii w postaci krótkiego impulsu światła.
Tegoroczna nagroda Nobla w dziedzinie fizyki trafiła do trójki naukowców, którzy zajmowali się śledzeniem ruchu elektronu
Prawdziwym wyzwaniem jest sprawienie, by wszystkie impulsy pojawiły się w tym samym czasie, co powinno doprowadzić do powstania wiązki o attosekundowym czasie trwania. Mając możliwość śledzenia takich zjawisk, naukowcy są w stanie przekonać się, jak funkcjonuje świat na poziomie atomowym i elektronowym. W grę wchodzi nawet ich kontrolowanie, do czego wstępem są obserwacje poruszania się ładunków.
Wśród konkretnych, praktycznych korzyści płynących z eksperymentów zakończonych przyznaniem nagrody Nobla, Jones wymienia przede wszystkim optymalizację przepływu ładunku i energii przez cząsteczkę bądź materiał. Jak dodaje, gdy ładunek musi przemieszczać się na duże odległości, to występują straty energii, co jest szczególnie problematyczne w elektronice.
Czytaj też: “Zupełnie nowa fizyka”. To zasługa izotopu azotu, który istnieje krócej niż mgnienie oka
Wydaje się, że badania poświęcone szybkiemu ruchowi elektronów powinny pozwolić na ograniczanie tych strat i uzyskiwanie jak największych ilości energii przy możliwie minimalnej ilości padającego światła. W grę wchodzi też szybsze przetwarzanie danych. O ile obecnie odbywa się to w skali gigaherców, tak dzięki elektronom powinno dać się przyspieszyć to zjawisko nawet sto tysięcy razy. Na koniec przypomnijmy, że nagroda Nobla w dziedzinie fizyki przypadła w tym roku Pierre’owi Agostiniemu z Uniwersytetu Ohio, Ferencowi Krauszowi z Instytutu Maxa Plancka oraz Anne L’Huillier z Uniwersytetu Lund.