Premio Nobel per la fisica 2023 ad Agostini, Krausz e L’Huillier
Premiati gli esperimenti con la luce che catturano gli attosecondi
[3 Ottobre 2023]
L’Accademia reale svedese delle scienze ha deciso di assegnare il Premio Nobel per la fisica 2023 a Pierre Agostini dell’Ohio State University, Ferenc Krausz del Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) e della Ludwig-Maximilians-Universität München, e Anne L’Huillier della Lunds Universitet «Per i loro esperimenti, che hanno dato all’umanità nuovi strumenti per esplorare il mondo degli elettroni all’interno di atomi e molecole. Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L’Huillier hanno dimostrato un modo per creare impulsi di luce estremamente brevi che possono essere utilizzati per misurare i rapidi processi in cui gli elettroni si muovono o cambiano energia».
Nella motivazione del Nobel per la fisica, l’Accademia reale svedese delle scienze spiega che «Gli eventi in rapido movimento confluiscono l’uno nell’altro quando vengono percepiti dagli esseri umani, proprio come un film composto da immagini fisse viene percepito come un movimento continuo. Se vogliamo indagare su eventi davvero brevi, abbiamo bisogno di una tecnologia speciale. Nel mondo degli elettroni, i cambiamenti avvengono in pochi decimi di attosecondo: un attosecondo è così breve che in un secondo ce ne sono tanti quanti sono stati i secondi dalla nascita dell’universo».
Gli esperimenti dei tre vincitori del Nobel hanno prodotto impulsi di luce così brevi da essere misurati in attosecondi, dimostrando così che questi impulsi possono essere utilizzati per fornire immagini di processi all’interno di atomi e molecole.
Nel 1987, Anne L’Huillier scoprì che molte diverse sfumature di luce si formavano quando trasmetteva luce laser infrarossa attraverso un gas nobile. Ogni armonico è un’onda luminosa con un dato numero di cicli per ciascun ciclo nella luce laser. Sono causati dalla luce laser che interagisce con gli atomi nel gas; fornisce ad alcuni elettroni energia extra che viene poi emessa come luce. Anne L’Huillier ha continuato a esplorare questo fenomeno, gettando le basi per le scoperte successive.
Nel 2001 Pierre Agostini riuscì a produrre e studiare una serie di impulsi luminosi consecutivi, in cui ciascun impulso durava appena 250 attosecondi. Allo stesso tempo, Ferenc Krausz stava lavorando con un altro tipo di esperimento, quello che permetteva di isolare un singolo impulso luminoso della durata di 650 attosecondi.
I contributi dei vincitori del Premio Nobel 2023 hanno consentito di indagare processi così rapidi che prima erano impossibili da seguire.
Eva Olsson, presidente del Comitato per il Nobel per la fisica, ha commentato: «Ora possiamo aprire la porta al mondo degli elettroni. La fisica degli attosecondi ci offre l’opportunità di comprendere i meccanismi governati dagli elettroni. Il prossimo passo sarà utilizzarli”, afferma. Esistono potenziali applicazioni in molti settori diversi. In elettronica, ad esempio, è importante comprendere e controllare il comportamento degli elettroni in un materiale. Gli impulsi di attosecondi possono essere utilizzati anche per identificare diverse molecole, ad esempio nella diagnostica medica».