Elettroni e fasci di luce, Nobel per la Fisica a Agostini, Krausz e L'Huiller

Studi sulla dinamica degli elettroni e fasci di luce, assegnato il Nobel per la Fisica 2023 

L’Accademia reale svedese delle scienze ha deciso di assegnare il Premio Nobel per la Fisica 2023 al francese Pierre Agostini (Ohio University, Usa), all'austriaco-ungherese Ferenc Krausz (Max Planck Institut, Monaco di Baviera) e alla franco-svedese Anne L’Huillier (Università di Lund, Svezia). 

I tre vincitori del Nobel per la fisica di quest'anno vengono premiati per i loro esperimenti che hanno dato all'umanità nuovi strumenti per esplorare il mondo degli elettroni all'interno di atomi e molecole. Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L'Huillier hanno dimostrato un modo per creare lampi di luce estremamente brevi, che possono essere utilizzati per distinguere i rapidi processi in cui gli elettroni si muovono o cambiano la loro energia.   

Nelle motivazioni dell'Accademia svedese, si legge che "per le menti umane, gli eventi frenetici fluiscono insieme, proprio come in un film che è costituito da singole immagini fisse ma percepito come un flusso continuo. Se vogliamo indagare su eventi davvero brevi, è necessaria una tecnologia speciale. Nel mondo degli elettroni, i cambiamenti si verificano spesso su scale di poche decine di attosecondi. Un attosecondo è così breve che ce ne sono tanti in un secondo quanti secondi nell'intera età dell'universo".    

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I vincitori di quest'anno hanno condotto "esperimenti in cui hanno mostrato un modo per produrre lampi di luce che durano così poco tempo da essere misurati in attosecondi".  Così, hanno mostrato un metodo per illuminare un momento abbastanza breve da rendere possibile studiare ciò che accade all'interno di atomi e molecole.

Anne L'Huillier scoprì nel 1987 che un gran numero di diverse armoniche di luce sorgevano quando inviava luce laser a infrarossi attraverso un gas nobile. Ogni armonica è un'onda luminosa con un certo numero di oscillazioni complete per ogni oscillazione nella luce laser. Sorgono quando la luce del laser interagisce con gli atomi nel gas e dà a determinati elettroni energia extra, che viene quindi emessa come luce. Anne L'Huillier continuò a esplorare il fenomeno e mostrò la strada per le scoperte che seguirono. Nel 2001, Pierre Agostini è riuscito a produrre e studiare una serie di tali impulsi luminosi uno dopo l'altro, ogni impulso è lungo solo 250 attosecondi.    

Allo stesso tempo, Ferenc Krausz stava lavorando a un diverso tipo di esperimento, in cui era in grado di isolare un singolo impulso luminoso che durava per 650 attosecondi.    "Il lavoro dei vincitori ha permesso di esplorare processi che si svolgono in un tempo così breve che prima erano impossibili da seguire."Ora possiamo aprire la porta al mondo degli elettroni. Con la fisica degli attosecondi, abbiamo l'opportunità di comprendere i meccanismi controllati dagli elettroni. Il prossimo passo sarà quello di usarli anche", afferma Eva Olsson, presidente del Comitato Nobel per la fisica. Possibili applicazioni possono essere trovate in molte aree diverse. Nell'elettronica, ad esempio, è importante capire e controllare come si comportano gli elettroni nei materiali. Gli impulsi di attosecondi possono anche essere utilizzati per identificare diverse molecole, che potrebbero essere utili nella diagnostica medica