Laserske inovacije prepričale podeljevalce Nobelovih nagrad

Letošnjo Nobelovo nagrado za fiziko dobijo znanstveniki s področja laserske fizike: Američan Arthur Ashkin, Francoz Gerard Mourou in Kanadčanka Donna Strickland.

Ashkin velja za očeta optične pincete, ki je prepričala švedsko komisiji Nobelovih nagrad. To je nanotehnološko orodje, s katerim je mogoče natančno premikati snov na mikroskopski skali. Uporabna je v bioloških sistemih, kar omogoča proučevanje in manipuliranje z virusi, bakterijami in živimi celicami. Deluje na principu manipuliranja zgoščenega laserskega snopa, ki ustvari privlačno ali odbojno silo na dielektrični objekt v območju pN.  

Mourou in Stricklandova sta nagrado dobila za metodo generiranja visokointenzitetnih ultrakratkih optičnih pulzov, so pojasnili podeljevalci nagrad. Bila je še študentka na doktorskem študiju, ko je z mentorjem Mouroujem tlakovala pot do najkrajših in najintenzivnejših laserskih pulzov. »Te uporabljajo v laserski kirurgiji oči, dermatologiji, medicini,« je o uporabnosti njunega odkritja za Delo povedal Dragan Mihailović z Instituta Jožef Stefan. Pred njunim pionirskim delom, objavljenim v osemdesetih letih prejšnjega stoletja, so bili najmočnejši laserski sunki omejeni, saj so ob visoki intenziteti uničili material, s katerim so hoteli ojačati sunke. »Laserski sunek je majhen spekter barv in znanstvenika sta ga tako raztegnila, da so barve potovale druga za drugo, čemur rečemo čivk ali v angleščini chirp. Takrat ga lahko močno ojačamo, ker je daleč pod pragom za uničenje ojačevalnika, nato ga zopet stisnemo,« je razložil Mihailović.
 

»Končno«

Stricklandova je šele tretja ženska, ki je prejela Nobelovo za fiziko. Nazadnje so jo ženski (glej spodaj) podelili leta 1963. »Mislim, da smo bili že vsi vrsto let vsaj nekoliko razočarani, da je bilo med Nobelovimi nagrajenkami za fiziko tako malo žensk. V več kot sto letih, od kar jih podeljujejo, samo dve ženski. Glede na to, da si praviloma nagrado razdelita dva ali trije, je to manj kot odstotek. V fiziki pa je okoli deset odstotkov žensk, zadnja leta tudi več. Zato smo bili razočarani in zdaj toliko bolj veseli, da je nagrado dobila ženska in vsaj malo popravila statistiko,« je pokomentirala Andreja Gomboc, astrofizičarka z univerze v Novi Gorici in predsednica Komisije za enake možnosti na področju znanosti. Dodala je, da je sicer to zelo pogost vzorec, ki se ponavlja na mnogih področjih. Sicer v zadnjih časih ne gre več za odkrito diskriminacijo, ampak da raznorazne komisije morda niti ne pomislijo na ženske in njihovo delo.

Najstarejši nobelovec 

Arthur Ashkin je s 96 leti najstarejši dobitnik Nobelove nagrade, a nima časa za slavje, ker je zaposlen s sprotnim delom. Pred njim je bil najstarejši, zdaj že pokojni, Američan Leonid Hurwicz, ki je leta 2007 pri 90 prejel nagrado za ekonomijo. Ashkin je z izumom optične pincete v osemdesetih letih prejšnjega stoletja uresničil idejo, ki je bila prej domena znanstvene fantastike: s stisnjeno svetlobo premikati fizične objekte. Optična pinceta je nanotehnološko orodje, ki deluje s pomočjo laserskih žarkov in s katerim je mogoče natančno premikati snov na mikroskopski skali: bakterije, viruse, organele v celicah, atome.

»Ashkin je že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja pokazal, da je mogoče z lasersko svetlobo loviti delce, velike od nekaj milijonink do stotinke milimetra. Leta 1997, ko so podelili Nobelovo nagrado za lovljenje oziroma hlajenje atomov, je ni dobil, kar je bilo takrat za marsikoga veliko presenečenje. No, zdaj so to popravili,« je povedal Uroš Tkalec z mariborske fakultete za naravoslovje in matematiko, ki že več kot desetletje dela z optičnimi pincetami. Optične pincete so omogočile razvoj biologije in medicine, saj je z njimi mogoče premikati organele v celicah, ne da bi jih poškodovali. Tako je mogoče izmeriti zelo majhne sile in elastične lastnosti snovi, kar do tega odkritja ni bilo mogoče. »Premer lasu je od 50 do 80 mikrometrov, ti delci so desetkrat ožji po premeru,« je ponazoril Tkalec. Brez tega orodja si raziskav v mikrosvetu mehkih snovi in bioloških vzorcev ni mogoče predstavljati. V Sloveniji imamo eno izmed vodilnih podjetij za izdelavo optičnih pincet na svetu, imenuje se Aresis.

Lani je šla nagrada za fiziko v roke treh znanstvenikov iz ZDA za prvo neposredno potrditev obstoja gravitacijskih valov. Dobili so jo Rainer Weiss, Barry Barish in Kip Thorne. 

Švedski komite je serijo objav dobitnikov letošnjih Nobelovih nagrad začel z nagrado za kemijo, ki sta jo prejela Američan James P. Allison in Japonec Tasuku Hondžo. Imunologa sta razvila novo terapijo za zdravljenje raka, ko se proti tumorjem uspešno bori lasten imunski sistem. 

Jutri bodo razglasili še nagrado za kemijo, v petek za mir, v ponedeljek za ekonomijo. Nagrade za literaturo letos ne podeljujejo zaradi spolnega škandala. 

...

Nagrade za fiziko v številkah

Od leta 1901 do 2017 je nagrado dobilo 206 posameznikov. John Bardeen jo je dobil dvakrat za delo na področju prevodnikov, in sicer v letih 1956 in 1972 ter tako ostaja edini, ki je dobil dve Nobelovi za fiziko. Do zdaj sta nagrado za fiziko osvojili dve ženski: leta 1903 Marie Curie, ki je leta 1911 dobila tudi Nobelovo nagrado za kemijo, in Maria Goeppert-Mayer leta 1963 za prispevek k razumevanju atomskih jeder. 

Marie Curie si je nagrado za fiziko delila s svojim možem Pierrom Curiem. Da je bila vsa družina posvečena znanosti in radioaktivnim elementom, dokazuje še Nobelova nagrada, ki jo je leta 1935 skupaj s svojim možem Fredericom Joliotom prejela njuna hči Irene Joliot-Curie. 

Več Nobelovih nagrad za fiziko so osvojili tudi očetje in sinovi. Tako sta jo leta 1915 skupaj prejela William Bragg in Lawrence Bragg za raziskovanje rentgenske praškovne difrakcije. Leta 1922 je nagrado za raziskovanje strukture atomov prejel Niels Bohr, ki je najbolj znan po svojem kvantnomehanskem modelu atoma, leta 1975 pa njegov sin Aage N. Bohr za odkritje o gibanjih v atomskem jedru. Nagrado za raziskave na področju rentgenske spektroskopije je leta 1924 prejel Manne Siegbahn, njegov sin Kai M. Siegbahn pa leta 1981 za lasersko spektroskopijo. Leta 1906 so nagrado podelili J. J. Thomsonu za raziskave prevodnosti električnega toka v plinih, leta 1937 njegovemu sinu Georgeu Pagetu Thomsonu za eksperimentalno odkritje uklona elektronov na kristalu. 

Še glede starosti: povprečna starost dobitnikov nagrade za fiziko je 55 let. Kot najmlajši jo je osvojil 25-letni Lawrence Bragg (skupaj z očetom leta 1915).