Интервју са нобеловком Анне Л'Хуиллиер, откривајући њену визију атосекундног ласерског пулса

Нобелова награда за физику 2023. године додељена је Анне Л'Хуиллиер и њеним двојицама колега Пјеру Агостинију и Ференцу Краузу, а недавно је фондација Бертхолд Леибингер Стифтунг нуклеарном физичару доделила награду за будућност Бертхолд Леибингер. Лајбингерова награда за будућност. У ексклузивном интервјуу Ен Л'Хуиллиер, која је управо добила Нобелову награду за физику, говори нам о истраживању атосекундних ласерских импулса.
П: Професоре Л'Хуиллиер, да сте на роштиљу и да вас неко пита чиме се бавите, шта бисте рекли?
Л＇Хуиллиер: Обично бих рекао да радим углавном у ласерској физици и атомској физици. Наш тим може да осветљава веома, веома кратким импулсима ласерске светлости, што омогућава фотографисање неких процеса који се крећу веома брзо, као што су они који укључују кретање електрона. Можете замислити то као оно што ради блиц нормалног фотоапарата.
П: Када кажете "веома, врло кратко" мислите на ......?
Л＇Хуиллиер: Само неколико атосекунди дуги ласерски импулси.
П: Можете ли укратко описати атосекунду?
Л＇Хуиллиер: То је заправо веома тешко описати. Мислим да би можда било лакше разумети аналогију: 1 атосекунда је на 1 секунду колико је 1 секунда на укупну старост универзума (14 милијарди година). Али нисам баш сигуран да вам овај опис заиста помаже да разумете атосекунду.
П: Па, могло би мало помоћи.
Л＇Хуиллиер: Увек ћемо имати уобичајен осећај да се атосекунда не може сагледати у терминима времена које људи могу да разумеју. На срећу, међутим, можемо то да проверимо уз помоћ математичких и научних теорија апстракције као и експеримената, а из овога знамо да је 1 атосекунда=10-18 секунди. Штавише, занимљивије питање од размишљања о дужини атосекунде је зашто желимо тако малу временску скалу.
П: Зашто су нам онда потребни импулси дужине атосекунде?
Л＇Хуиллиер: Зато што су одређени процеси у природи толико брзи да их можемо мерити само уз помоћ атосекундних светлосних импулса, од којих је најважнији кретање електрона. Што је блиц бржи, односно што је светлосни пулс краћи, то ближе можемо посматрати процес. Данас се моја истраживачка група и даље фокусира на фотографисање једноставних процеса уи око атома, јер је то лакше постићи. Међутим, ако будемо могли даље напредовати у овој области, моћи ћемо да посматрамо кретање електрона у сложенијим системима, као што су молекули. Кретање електрона изазива хемијске реакције. Једног дана ћемо моћи да измеримо ове почетне покрете.
П: И шта онда?
Л＇Хуиллиер: Мерење је први корак ка контроли. Дакле, дугорочно, наш највећи циљ је да будемо у могућности да контролишемо хемијске реакције на нивоу електрона.
П: Контролишите га и за шта га користите?
Л'Хуиллиер: Тешко ми је да предвидим где ће се користити или шта ће се променити у будућности, али то је основно истраживање.
Истраживачки тим проф. Анне Л'Хуиллиер у Лунду, у Шведској, користи фемтосекундне ласере за генерисање импулса високо хармонијске светлости. Ови импулси се затим користе за генерисање аттосекундних ласерских импулса за визуелизацију атомских процеса
П: У експерименту из 1987. открили сте високе хармонике који су предуслов за генерисање атосекундних импулса.
Л＇Хуиллиер: Да, то је била дивна коинциденција. То је најбоља ствар када откријете нешто што вас изненади! То значи да нешто чека да то поправите. Оно што смо заиста желели да урадимо у то време је да бомбардујемо племените гасове снажним ласером и проучавамо ефекат флуоресценције. Испоставило се да најјача светлост уочена у том процесу није флуоресценција, већ високи хармоник фреквенције ласера, откриће које је променило моју научну каријеру. Са генерисањем високих хармоника, било је могуће генерисати импулсе атосекунде. То је оно што и сада радим.
П: Да ли је могуће формирати барем менталну слику генерације високих хармоника?
Л＇Хуиллиер: Да! Имам боље поређење од атосекунде и старости универзума. Ако гудало провучете кроз жице виолине, добићете не само чисте тонове (чисте тонске фреквенције) већ и друге фреквенције. У музици се ове фреквенције називају призвуци и дају боју тону; призвуци се називају и хармоници. Слично се дешава када изложите гас фемтосекундном ласерском импулсу под одређеним условима, што ствара нове ласерске фреквенције са краћим таласним дужинама. Могло би се рећи да су виши хармоници призвук ласерске физике.
П: Шта може да уради светлосни импулс високог хармонизма?
Л＇Хуиллиер: Можете их користити за генерисање аттосекундних импулса, али су такође корисни сами по себи. Тренутно сарађујемо са произвођачем опреме за литографију и метрологију за индустрију полупроводника како бисмо користили високе хармонике за инспекцију полупроводничких микроструктура. Ово је веома опипљив пројекат за некога попут мене који ради основна истраживања. Изненађен сам и задовољан што је наш рад користан друштву.
Проф. Анне Л＇Хуиллиер је помогла у успостављању физике атосекундних ласера. Овај рад би ускоро могао осветлити свет електронике.
П: Да ли је ваше истраживање такође допринело развоју ласерске технологије?
Л＇Хуиллиер: Свакако, наш рад у физици атосекунде наставио је да инспирише произвођаче ласера ​​да развију нове и боље ласере ултра кратког импулса током последњих неколико деценија. Наравно, такође имамо користи од бољих извора зрака. Што је почетни ласерски извор бољи, то ће бољи хармоници моћи да произведу атосекундне импулсе. За нас то води даљем технолошком напретку, као што су нове дијагностичке и мерне методе у области УСП ласерске технологије – другим речима, настављамо да инспиришемо једни друге. Али поред ових пријатних нежељених ефеката, постоји још нешто у мом раду што ми је веома важно.
П: Шта вам је још веома важно?
Л＇Хуиллиер: Ја сам истраживач, али сам и учитељ. То значи да имам прилику да подучавам гомилу паметних младих људи и гледам како расту и обогаћују своје искуство, што мислим да је мој највећи допринос.
Профил корисника Анне Л'Хуиллиер
Анне Л'Хуиллиер, рођена у Паризу 1958. године, је француска физичарка и тренутно професорка атомске физике на Универзитету у Лунду. Била је једна од кључних личности у успостављању истраживачке области физике атосекунде и добила је бројне награде. Раније ове године добила је награду за будућност Бертхолд Леибингер за своја истраживачка достигнућа, а само неколико дана касније добила је Нобелову награду за физику 2023. заједно са Пјером Агостинијем и Ференцом Краусзом.