Švedska kraljevska akademija nauka je odlučila da dodijeli Nobelovu nagradu za fiziku za 2018. godinu za inovativne izume u oblasti laserske fizike. Polovina nagrade dobio je Arthur Ashkin iz Bell laboratories, Holmdel, USA, a drugu polovinu nagrade dijele Gérard Mourou sa École Polytechnique, Palaiseau, France i University of Michigan, Ann Arbor, USA, i Donna Strickland sa University of Waterloo, Canada. Arthur Ashkin je dobio nagradu za optičke hvataljke i njihovu primjenu na biološke sisteme, a Gérard Mourou i Donna Strickland za njihov metod generisanja ultrakratkih optičkih pulseva velikog intenziteta.
Otkrića za koja je ove godine dodijeljena Nobelova nagrada za fiziku revolucionisala su lasersku fiziku. Zahvaljujući njima je moguće u novom svjetlu posmatrati izuzetno male objekte i nevjerovatno brze procese i otvorene su nove oblasti naučnih istraživanja i raznovrsne primjene u industriji i medicini.
Arthur Ashkin je 1970. godine izumio optičke hvataljke (pincete) koje koriste fokusirane laserske snopove za manipulaciju mikročesticama. Ovaj novi alat omogućio je Ashkinu da realizuje stari san naučne fantastike: pokretanje fizičkih objekata korištenjem pritiska svjetlosti. Do glavnog proboja došlo je 1987. godine, kada je Ashkin pomoću svojih hvataljki zarobio žive bakterije, što mu je omogućilo da proučava biološke sisteme. Optičke pincete se danas široko koriste za manipulaciju mikročesticama od atoma i molekula do virusa i drugih živih ćelija. Treba napomenuti da Arthur Ashkin ima 96 godina i da je najstariji laureat Nobelove nagrade.
Gérard Mourou i Donna Strickland su svojim otkrićima otvorili put ka realizaciji najkraćih i najintenzivnijih laserskih impulsa ikada napravljenim od strane čovječanstva. Njihov revolucionarni rad je objavljen 1985. godine i bio je osnova doktorske teze Donne Strickland (ona je tek treća žena koja je dobila Nobelovu nagradu za fiziku). Problem realizacije ultrakratkih laserskih impulsa velikog intenziteta je bio u postojanju kritičnog intenziteta za razaranje materijala od kojeg je napravljen pojačavač laserskog zračenja. Suština tehnike koju su otkrili Stricklandova i Mourou je u tome da se dobijeni laserski impuls manje snage prvo (vremenski) proširi (pomoću difrakcione rešetke ili pomoću optičkog talasovoda), zatim pojača i na kraju sažme (kompresuje) na početnu dužinu trajanja impulsa. Ova nova tehnika je nazvana pojačanjem čirpnih impulsa (engleski chirped pulse amplification – CPA; čirp (chirp) je signal kod kojeg se frekvencija povećava ili smanjuje u toku vremena). Ova tehnika je ubrzo postala standard za lasere velikog intenziteta. Omogućila je razvoj novih oblasti fizike kao što su fizika jakih polja i atofizika kojima se bavi instraživačka grupa Samophys na Odsjeku za fiziku Prirodno-matematičkog fakulteta Univerziteta u Sarajevu. Kao primjer praktičnih primjena ovih lasera treba spomenuti primjene u medicini za operacije očiju.
Područja primjene otkrića za koje je dodijeljena ovogodišnja Nobelova nagrada za fiziku još uvijek nisu u potpunosti istražena. Međutim, čak i sada, ovi izumi nam omogućavaju istraživanja u najboljem duhu Alfreda Nobela - za najveću korist čovječanstvu.
Arthur Ashkin, rođen 1922. godine u Njujorku, SAD. Ph.D. 1952. godine na Univerzitetu Cornell, Ithaca, SAD. https://history.aip.org/phn/11409018.html
Gérard Mourou, rođen 1944. godine u Albertvilu, Francuska. Ph.D. 1973. godine.
www.polytechnique.edu/annuaire/en/users/gerard.mourou
Donna Strickland, rođena 1959. godine u Guelphu, Canada. Ph.D. 1989 na University of Rochester, USA. https://uwaterloo.ca/physics-astronomy/people-profiles/donna-strickland
Tekst pripremio: prof. dr. Dejan Milošević
