Attosaniye Lazer Darbesi Vizyonunu Keşfeden Nobel Ödülü Sahibi Anne L'Huillier ile Röportaj

2023 Nobel Fizik Ödülü Anne L'Huillier ile iki meslektaşı Pierre Agostini ve Ferenc Krausz'a verildi ve yakın zamanda Berthold Leibinger Vakfı nükleer fizikçiye Berthold Leibinger Gelecek Ödülü'nü verdi. Leibinger Gelecek Ödülü. Yakın zamanda Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülen Anne L'Huillier, özel bir röportajında ​​bize attosaniye lazer darbeleri üzerine yapılan araştırmaları anlatıyor.
S: Prof. L'Huillier, eğer bir barbekü partisinde olsaydınız ve biri size geçiminizi sağlamak için ne yaptığınızı sorsaydı ne derdiniz?
L＇Huillier: Normalde ağırlıklı olarak lazer fiziği ve atom fiziği üzerine çalıştığımı söyleyebilirim. Ekibimiz çok çok kısa lazer ışığı darbeleriyle aydınlatma yapabiliyor, bu da elektronların hareketi gibi çok hızlı hareket eden bazı süreçlerin fotoğraflanmasını mümkün kılıyor. Bunu normal bir kameranın flaşının yaptığı gibi düşünebilirsiniz.
S: "Çok çok kısa" derken ......'yi mi kastediyorsunuz?
L＇Huillier: Yalnızca birkaç attosaniye uzunluğunda lazer darbeleri.
S: Attosaniyeyi kısaca tanımlayabilir misiniz?
L＇Huillier: Bunu tarif etmek aslında çok zor. Sanırım bir benzetmeyi anlamak daha kolay olabilir: 1 attosaniye 1 saniyeye eşittir, 1 saniye ise evrenin toplam yaşına (14 milyar yıl) eşittir. Ancak bu açıklamanın attosaniyeyi anlamanıza gerçekten yardımcı olacağından pek emin değilim.
S: Peki, biraz yardımcı olabilir.
L＇Huillier: Her zaman bir attosaniyenin insanların anlayabileceği şekilde zaman açısından algılanamayacağı hissine sahip olacağız. Neyse ki bunu matematiksel ve bilimsel soyutlama teorilerinin yanı sıra deneyler yardımıyla da doğrulayabiliyoruz ve bundan 1 attosaniye=10-18 saniye olduğunu biliyoruz. Üstelik attosaniyenin uzunluğunu düşünmekten daha ilginç bir soru da neden bu kadar küçük bir zaman ölçeği istediğimizdir.
S: Peki neden attosaniye uzunluğunda darbelere ihtiyacımız var?
L＇Huillier: Çünkü doğadaki bazı süreçler o kadar hızlıdır ki, bunları yalnızca attosaniyelik ışık darbeleri yardımıyla ölçebiliriz; bunlardan en önemlisi elektronların hareketidir. Flaş ne kadar hızlı olursa, yani ışık darbesi ne kadar kısa olursa, süreci o kadar yakından gözlemleyebiliriz. Bugünlerde araştırma grubum hala atomların içindeki ve etrafındaki basit süreçleri fotoğraflamaya odaklanıyor çünkü bunu başarmak daha kolay. Ancak bu alanda daha fazla ilerleme sağlayabilirsek moleküller gibi daha karmaşık sistemlerde elektronların hareketini gözlemleyebileceğiz. Elektron hareketi kimyasal reaksiyonlara neden olur. Bir gün bu ilk hareketleri ölçebileceğiz.
S: Peki sonra ne olacak?
L＇Huillier: Ölçüm, kontrole doğru atılan ilk adımdır. Yani uzun vadede en büyük hedefimiz kimyasal reaksiyonları elektron seviyesinde kontrol edebilmek.
S: Onu kontrol edip ne için kullanacağız?
L'Huillier: Nerede kullanılacağını veya gelecekte neleri değiştireceğini tahmin etmek benim için zor ama bu temel bir araştırma.
Prof. Anne L'Huillier'in Lund, İsveç'teki araştırma ekibi, yüksek harmonik ışık darbeleri üretmek için femtosaniye lazerler kullanıyor. Bu darbeler daha sonra atomik süreçleri görselleştirmek için attosaniye lazer darbeleri üretmek için kullanılır.
Soru: 1987'deki bir deneyde, attosaniye darbeleri üretmenin ön koşulu olan yüksek harmonikleri keşfettiniz.
L＇Huillier: Evet, bu hoş bir tesadüftü. Sizi şaşırtan bir şeyi keşfetmeniz en iyi şeydir! Bu, bir şeyin onu düzeltmenizi beklediği anlamına gelir. O zamanlar asıl yapmak istediğimiz şey soy gazları güçlü bir lazerle bombardıman etmek ve floresans etkisini incelemekti. Süreçte gözlenen en güçlü ışığın floresans değil, lazer frekansının yüksek harmoniği olduğu ortaya çıktı; bu, bilimsel kariyerimi değiştiren bir keşif oldu. Yüksek harmoniklerin üretilmesiyle attosaniye darbeleri üretmek mümkün oldu. Şu anda hala bunu yapıyorum.
S: Yüksek harmonik üretiminin en azından zihinsel bir resmini oluşturmak mümkün mü?
L＇Huillier: Evet! Attosaniye ve evrenin yaşından daha iyi bir karşılaştırmam var. Bir kemanın tellerinin arasından bir yay geçirirseniz, yalnızca saf tonlar (saf ton frekansları) değil, aynı zamanda diğer frekansları da elde edersiniz. Müzikte bu frekanslara armoni denir ve tona renk verir; Armonilere harmonikler de denir. Benzer bir şey, bir gazı belirli koşullar altında femtosaniye lazer darbesine maruz bıraktığınızda daha kısa dalga boylarına sahip yeni lazer frekansları oluşturduğunuzda meydana gelir. Yüksek harmoniklerin lazer fiziğinin imaları olduğunu söyleyebilirsiniz.
S: Yüksek harmonik bir ışık atımı ne yapabilir?
L＇Huillier: Bunları attosaniye darbeleri üretmek için kullanabilirsiniz, ancak aynı zamanda kendi başlarına da faydalıdırlar. Şu anda yarı iletken mikro yapılarını incelemek amacıyla yüksek harmonikler kullanmak için yarı iletken endüstrisine yönelik bir litografi ve metroloji ekipmanı üreticisiyle çalışıyoruz. Benim gibi temel araştırma yapan biri için bu çok somut bir proje. Yaptığımız işin topluma faydalı olmasına şaşırdım ve sevindim.
Prof. Anne L＇Huillier attosaniye lazerlerin fiziğini oluşturmaya yardımcı oldu. Bu çalışma yakında elektronik dünyasını aydınlatabilir.
S: Araştırmanız lazer teknolojisinin gelişmesine de katkıda bulundu mu?
L＇Huillier: Kesinlikle attosaniye fiziği alanındaki çalışmalarımız, son birkaç on yılda lazer üreticilerine yeni ve daha iyi ultra kısa darbeli lazerler geliştirme konusunda ilham vermeye devam etti. Elbette daha iyi ışın kaynaklarından da faydalanıyoruz. Başlangıç ​​lazer kaynağı ne kadar iyi olursa, daha yüksek harmonikler de o kadar iyi attosaniye darbeleri üretebilecektir. Bizim için bu, USP lazer teknolojisi alanında yeni teşhis ve ölçüm yöntemleri gibi daha fazla teknolojik ilerlemeye yol açıyor - başka bir deyişle birbirimize ilham vermeye devam ediyoruz. Ancak bu hoş yan etkilerin ötesinde işimde benim için çok önemli olan başka bir şey daha var.
Soru: Sizin için başka neler çok önemli?
L＇Huillier: Ben bir araştırmacıyım ama aynı zamanda bir öğretmenim. Bu, bir grup parlak gence ders verebileceğim ve onların büyümelerini ve deneyimlerini zenginleştirmelerini izleyebileceğim anlamına geliyor ki bunun benim en büyük katkım olduğunu düşünüyorum.
AnneL'Huillier's profile
Anne L'Huillier, 1958'de Paris'te doğdu, Fransız fizikçidir ve şu anda Lund Üniversitesi'nde Atom Fiziği Profesörüdür. Attosaniye fiziği araştırma alanının kurulmasında önemli isimlerden biriydi ve çok sayıda ödül aldı. Bu yılın başlarında araştırma başarılarından dolayı Berthold Leibinger Gelecek Ödülü'nü aldı ve sadece birkaç gün sonra Pierre Agostini ve Ferenc Krausz ile birlikte 2023 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.