Нобелевская премия по физике 2023

       3 октября 2023 года мир узнал, что очередная Нобелевская премия по
физике присуждена американцу Пьеру Агостини, немцу Ференцу Краушу и
шведке Анн Л'Юилье. Так высоко были отмечены их экспериментальные
работы, которые помогут исследовать поведение электронов внутри атомов и
молекул. Что же они такое предложили человечеству, какой инструмент,
который уже позволяет изучать поведение электронов? Почему так важны
знания о поведении электронов в атомах? Дело в том, что свойства вещества,
особенности их вступления в химические реакции и многое другое
определяется переходом электронов в атоме с одной орбиты на другую. Но
какой инструмент применить для изучения этих переходов, если атом ничтожно
мал по своим размерам, а электрон еще меньше? Дело в огромной степени
осложняется еще и тем, что процесс перехода электрона с одной орбиты на
другую хотя и не мгновенный, но по времени очень и очень краткий — это
порядок фемтосекунд. Приставка фемто означает десять в минус пятнадцатой
степени.
     Представим, что мы решили зафиксировать положение предмета,
перемещающегося в темноте с помощью фотоаппарата со вспышкой. Чтобы
предмет не получился размазанным, время экспозиции, выдержка на
фотоаппарате, должна быть в сотые или даже тысячные доли секунды, зависит
это от скорости предмета. Чтобы зарегистрировать (зафиксировать) положение
электрона в процессе его перемещения длительностью порядка фемтосекунд,
выдержка нашего воображаемого фотоаппарата должна быть уже в
аттосекундах. Приставка атто означает десять в минус восемнадцатой степени.
В одной секунде содержится столько аттосекунд, сколько содержится секунд в
жизни Вселенной с момента её возникновения, а это 13 миллиардов лет.
     Так получилось, что из троих физиков, первой этой проблемой начала
заниматься Анн Л'Юилья еще в восьмидесятых годах двадцатого столетия. Анн
родилась в Париже 16 августа 1958 года. Получила степень магистра наук в
области теоретической физики. Докторскую степень получила по
экспериментальной физике. Темой диссертации стали исследования ионизации
газов лучом лазера. Работала в центре ядерных исследований, где и
обнаружила, что при прохождении лазерного света через инертный газ,
взаимодействие фотонов (квантов света) и атомов приводит к появлению
множества гармоник высокой частоты. В 1992 году приняла участие в
эксперименте с одним из первых в Европе лазеров, дающих фемтосекундные
импульсы. В 1994 году переехала в Швецию, где работала преподавателем в
Лундском университете. В 2003 году Анн Л'Юилья с группой сотрудников
удалось получить самый короткий на тот момент лазерный импульс — 170
аттосекунд. Можно сказать, что она стала лидером в аттосекундной физике. Да,
есть теперь такая физика. Анн имеет множество наград в области физики, стала
пятой по счету женщиной, получившей Нобелевскую премию по физике.
        Пьер Агостини в 2001 году получил при проведении исследований
лазерные световые импульсы длительностью 250 аттосекунд, а Ференц Крауш
почти в это же время провел эксперимент, в котором выделил одиночный
световой импульс длительностью 650 аттосекунд.
       Пьера Агостини можно назвать франко - американским физиком. Родился
он 23 июля 1941 года в Тунисе, в стране, тогда находящейся под
протекторатом Франции. Затем уже во Франции изучал физику, получил
степень баклавра технических наук по физике в 1962 году, и докторскую
степень по оптике в 1968 году. Стал работать в исследовательском центре CEA
Saclay, где и создал в 2001 году последовательность лазерных импульсов
длительностью 250 аттосекунд. Это удалось осуществить, рекомбинируя
ультракороткие ультрафиолетовые лучи света с исходным инфракрасным светом, создав эффект интерференции. В 2002 году Пьер переехал жить и работать в США.
      Ференц Краус родился 17 мая 1962 года в Венгрии. Получал образование в
нескольких университетах Венгрии, стал профессором Венского технического
университета. В 2003 году переехал жить и работать в Германию.
Ференц Краус со своей командой сотрудников начал заниматься лазерами в
девяностых годах двадцатого века. Проводились исследования технологий
фемтосекундного лазера. Целью исследований было создание сверхкоротких
световых импульсов, с помощью которых можно вывести изучение атомов и
поведения электронов в них на принципиально новый уровень.
    В 2001 году Краус совместно с другими учеными сумел сгенерировать
необходимые аттосекундные импульсы и отследить перемещения электронов в
атомах. В последующие годы ему и его команде удалось создать еще более
совершенное оборудование для исследования поведения электронов в атомах,
что позволяет сказать, что он стал одним из основоположников новой области в
физике. Благодаря этому оборудованию стало возможным наблюдать
происходящее с атомами буквально в режиме реального времени. Наверное,
строго говоря, не совсем буквально в режиме реального времени, так как
человеческий глаз не в состоянии увидеть происходящее в столь короткий
промежуток времени, как аттосекунды и фемтосекунды.
      Удалось наблюдать процесс туннельного эффекта, перенос зарядов(видимо,
речь идет и о ,,дырках'' в полупроводниках), движение валентных электронов и
многое другое. Можно надеяться, что изучение поведения валентных
электронов выведет на более высокий уровень химию, что позволит в свою
очередь создать новые высокоэффективные лекарства.
                9.10.2023