Letošnjo Nobelovo nagrado za fiziko prejmejo francosko-švedska znanstvenica Anne L'Huillier, francoski znanstvenik Pierre Agostini in madžarsko-avstrijski znanstvenik Ferenc Krausz. Razvili so metodo, s katero je mogoče opazovati poti elektronov v atomih oziroma molekulah. Za to so uporabili kompleksne naprave, ki ustvarjajo izredno kratke pulze svetlobe. Pulzi so merljivi v atosekundah, torej delčkih sekunde, ki jih dobimo, če milijardinko sekunde razdelimo na milijardo delov. »Če želimo raziskati res kratke dogodke, potrebujemo posebno tehnologijo. V svetu elektronov se spremembe zgodijo v nekaj desetinkah atosekunde. Atosekunda pa je tako kratka, da jih je v eni sekundi toliko, kolikor je minilo sekund od nastanka vesolja,« je pojasnila žirija Kraljeve švedske akademije znanosti, ki podeljuje Nobelove nagrade.
Svetloba v zrcalih
»S tovrstnimi metodami lahko merimo dogajanje znotraj molekul, denimo, kako se elektroni gibljejo v kemičnih reakcijah. Če znamo elektrone opazovati med tem, ko kemične reakcije še potekajo, lahko veliko bolje razumemo te pojave,« je pomen dosežka opredelil profesor Dragan Mihailović, vodja odseka za kompleksne snovi na Institutu Jožef Stefan (IJS). Pojasnil je, da znanstveniki v laboratoriju sunke svetlobe razdelijo s pomočjo zrcal in jih nato spet združijo, pri tem pa pride do kratkih zakasnitev med sunki. »S prvim sunkom snov vzbudimo in dosežemo prehode oziroma določene fenomene, z drugim sunkom, ki je ustrezno zakasnjen za nekaj atosekund, pa opazujemo, kako se sistem vrača v prvotno stanje,« je povedal Mihailović.
Uspeh nagrajenih znanstvenikov se je začel leta 1987 z odkritjem Anne L'Huillier, ki je eksperimentirala s pošiljanjem žarkov infrardeče laserske svetlobe v posode z žlahtnimi plini, kot so helij, neon, argon in kripton. Odkrila je, da pri tem elektroni v snoveh pridobijo dodatno energijo, ki se izrazi kot svetloba z drugačnim spektrom. Na podlagi njenih odkritij je leta 2001 Pierru Agostiniju in Ferencu Krauszu v ločenih raziskavah uspelo ustvariti prve pulze svetlobe, ki so trajali zgolj 250 oziroma 650 atosekund. S tem je nastala osnova za kasnejše izboljšave naprav in skrajševanje trajanja pulzov. »V elektroniki, na primer, je pomembno razumeti, kako se obnašajo elektroni v snovi. Poleg tega je z atosekundnimi pulzi svetlobe mogoče prepoznavati različne molekule, denimo pri medicinski diagnostiki,« so zapisali v obrazložitvi nagrade.
Naprava za vse
Profesor Mihailović je danes v pogovoru za Radio Slovenija in Dnevnik povedal, da znanstvenico Anne L'Huillier tudi osebno pozna, saj sta sodelovala v različnih znanstvenih projektih. Dosežek gospe L'Huillier je zgodovinski tudi zato, ker je ena od zgolj petih žensk, ki so doslej prejele Nobelovo nagrado za področje fizike. Mihailović je poudaril, da raziskave, ki jih opravljajo v laboratoriju za ultrahitro spektroskopijo, temeljijo prav na odkritjih njegove znanstvene kolegice in preostalih dveh Nobelovih nagrajencev.
Laserska naprava, ki jo v ljubljanskem laboratoriju izdelujejo zadnjih nekaj let, se razteza na približno desetih kvadratnih metrih; postavljena je na posebno kovinsko inženirsko mizo, v katero je mogoče trdno pritrjevati elemente. Ko bo začela polno delovati – predvidoma čez nekaj mesecev – bo slovenskim znanstvenikom zelo olajšala raziskave, ki jih morajo sicer opravljati v drugih laboratorijih, denimo v sinhrotronu v Trstu.
Napravo je načrtoval Mihailovićev sodelavec Igor Vaskivskyi, znanstvenik iz Ukrajine, ki se je že pred leti pridružil Institutu Jožef Stefan, vmes pa se je izpopolnjeval tudi na Švedskem. Leta 2019, po povratku v Slovenijo, je kandidiral na internem razpisu inštituta in na njem pridobil zagonska sredstva, s katerimi se je lotil gradnje. »Ko bo naprava dokončana, bomo z njo lahko proučevali zelo podrobne lastnosti snovi,« napoveduje Vaskivskyi. »Če denimo opazujemo določeno kovino, sicer vemo, da je kovina, ne vemo pa, kako je nastala. S kratkimi pulzi svetlobe, ki jih bomo proizvajali, bomo lahko ugotovili tudi to,« se je nasmehnil. Vaskivskyi pravi, da bo laserska metoda, ki jo razvijajo, med drugim uporabna pri proučevanju lastnosti magnetnih snovi, ki se uporabljajo za izdelavo spominskih elementov v računalniških pomnilnikih. »A to še zdaleč ni edina uporabna vrednost te naprave. Pravzaprav izdelujemo orodje, s katerim je mogoče proučevati lastnosti zelo raznolikih snovi,« je poudaril.
