فوز ثلاثة علماء بجائزة نوبل فى الفيزياء لعام 2023

أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم، اليوم، فوز بيير أغوستينى وفيرينك كروسز وآن لولييه بجائزة نوبل فى الفيزياء لعام 2023، وذلك "للطرق التجريبية التى تولد نبضات ضوئية من الأتوثانية لدراسة ديناميات الإلكترون فى المادة".

يشار إلى أن بيير أغوستينى، من جامعة ولاية أوهايو، كولومبوس، الولايات المتحدة الأمريكية، وفيرينك كروسز من معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية، جارشينج ولودفيج ماكسيميليانز-جامعة ميونيخ، ألمانيا، آن لولييه من جامعة لوند، السويد.

وقالت لجنة جائزة نوبل للفيزياء لعام 2023 إن العلماء الفائزين الثلاثة بجائزة نوبل فى الفيزياء 2023 حصلوا عليها لتجاربهم التى أعطت البشرية أدوات جديدة لاستكشاف عالم الإلكترونات داخل الذرات والجزيئات، لقد أظهر بيير أغوستيني وفيرينك كراوس وآن لويلير طريقة لإنشاء نبضات ضوئية قصيرة للغاية يمكن استخدامها لقياس العمليات السريعة التي تتحرك فيها الإلكترونات أو تغير الطاقة.

فالأحداث سريعة الحركة تتدفق إلى بعضها البعض عندما يدركها الإنسان، تمامًا كما يُنظر إلى الفيلم الذي يتكون من صور ثابتة على أنه حركة مستمرة. إذا أردنا التحقيق في أحداث قصيرة جدًا، فنحن بحاجة إلى تكنولوجيا خاصة. في عالم الإلكترونات، تحدث التغيرات في بضعة أعشار الأتو ثانية - الأتو ثانية قصيرة جدًا لدرجة أن عدد التغييرات في الثانية الواحدة يعادل عدد الثواني التي مرت منذ ولادة الكون.

أنتجت تجارب الفائزين نبضات ضوئية قصيرة جدًا بحيث تم قياسها بالأتوثانية، مما يدل على أنه يمكن استخدام هذه النبضات لتوفير صور للعمليات داخل الذرات والجزيئات.

في عام 1987 اكتشفت آن لويلير أن العديد من الدلالات المختلفة للضوء نشأت عندما أرسلت ضوء الليزر تحت الأحمر عبر غاز خامل. كل نغمة عبارة عن موجة ضوئية لها عدد معين من الدورات لكل دورة في ضوء الليزر. وهي ناجمة عن تفاعل ضوء الليزر مع الذرات الموجودة في الغاز. فهو يمنح بعض الإلكترونات طاقة إضافية تنبعث بعد ذلك على شكل ضوء. وقد واصلت آن لولييه استكشاف هذه الظاهرة، مما مهدت الطريق لتحقيق اختراقات لاحقة.

في عام 2001 نجح بيير أغوستيني في إنتاج ودراسة سلسلة من نبضات الضوء المتتالية، حيث استمرت كل نبضة 250 أتو ثانية فقط. في الوقت نفسه، كان فيرينك كراوس يعمل على نوع آخر من التجارب، تجربة جعلت من الممكن عزل نبضة ضوئية واحدة تستمر لمدة 650 أتوثانية.

وقد مكنت مساهمات الفائزين من التحقيق في العمليات التي كانت سريعة للغاية وكان من المستحيل متابعتها في السابق.

"يمكننا الآن أن نفتح الباب أمام عالم الإلكترونات. تمنحنا فيزياء الأتوثانية الفرصة لفهم الآليات التي تحكمها الإلكترونات. تقول إيفا أولسون، رئيسة لجنة نوبل للفيزياء: «الخطوة التالية ستكون الاستفادة منها».

وهناك تطبيقات محتملة في العديد من المجالات المختلفة. في الإلكترونيات، على سبيل المثال، من المهم فهم كيفية تصرف الإلكترونات في المادة والتحكم فيها. يمكن أيضًا استخدام نبضات الأتو ثانية لتحديد الجزيئات المختلفة، كما هو الحال في التشخيص الطبي.