2023 Nobelpreis für Physik würdigt die Arbeit zur Messung von Elektronen
Der Preis würdigt Experimente der Forscher, um extrem kurze Lichtimpulse zu erzeugen, mit denen schnelle Prozesse innerhalb von Atomen und Molekülen abgebildet und gemessen werden können.
Mitarbeitend in einem französischen Labor im Jahr 1987 zeigten Anne L'Huillier - heute an der Universität Lund in Schweden tätig - und Kollegen, dass bei der Übertragung von Infrarot-Laserlicht durch ein Edelgas verschiedene Lichtübertöne erzeugt werden. Diese wurden als "Wellen, die eine bestimmte Anzahl von vollständigen Zyklen für jeden Zyklus in der Originalwelle absolvieren" beschrieben.
"Das Infrarotlicht verursachte mehr und stärkere Überklänge als der Laser mit kürzeren Wellenlängen, der in früheren Experimenten verwendet wurde", erklärte die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften. L'Huillier forscht seit den 1990er Jahren weiter an diesem Effekt und legte damit den Grundstein für zukünftige Durchbrüche.
Im Jahr 2001 gelang es einer Forschungsgruppe in Frankreich unter der Leitung von Pierre Agostini, eine Reihe aufeinanderfolgender Lichtimpulse "zusammen mit einem verzögerten Teil des ursprünglichen Laserimpulses zu erzeugen, um zu sehen, wie die Überklänge in Phase miteinander waren." Das Verfahren ermöglichte die Messung der Dauer der Impulse, wobei jeder Impuls 250 Attosekunden dauerte.
Eine Attosekunde ist eine Trilliardstel Sekunde - "wir können uns vorstellen, dass ein Lichtblitz von einem Ende eines Raumes zur gegenüberliegenden Wand geschickt wird, dies dauert 10 Milliarden Attosekunden." Änderungen in Elektronen sollen in einigen Zehntel-Attosekunden stattfinden.
Während Agostini und sein Team an mehreren Lichtimpulsen arbeiteten, entwickelte die Forschungsgruppe von Ferenc Krausz in Österreich eine Technik, um einen einzigen Impuls zu isolieren - der 650 Attosekunden dauerte - und ihn zu nutzen, um "einen Prozess zu verfolgen und zu untersuchen, bei dem Elektronen von ihren Atomen weggezogen wurden."
Diese Experimente zeigten erfolgreich, dass extrem kurze Lichtblitze zur Untersuchung der Bewegungen von Elektronen verwendet werden können, und die Technologie hat sich seitdem weiterentwickelt, so dass Impulse von nur einigen Dutzend Attosekunden erzeugt werden können.
"Wir können nun die Tür zur Welt der Elektronen öffnen", sagte Eva Olsson, Vorsitzende des Nobelkomitees für Physik. "Attosekunden-Physik gibt uns die Möglichkeit, Mechanismen zu verstehen, die von Elektronen gesteuert werden. Der nächste Schritt besteht darin, sie einzusetzen."
Die Laureaten werden am 10. Dezember bei speziellen Zeremonien ihre Auszeichnungen erhalten, wobei der Physikpreis 11 Millionen schwedische Kronen (rund 990.000 US-Dollar) gleichmäßig aufgeteilt wird.
Gestern ging der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2023 an Katalin Karikó und Drew Weissman für ihren Beitrag zur Entwicklung von mRNA-Impfstoffen gegen COVID-19. Der Chemiepreis wird morgen bekannt gegeben.
Quelle: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/summary/