Værktøj lavet af lys:Nobelvindende laservidenskab, forklaret

Efter at tre forskere tirsdag vandt Nobelprisen i fysik for banebrydende opdagelser, der udnytter lasers kraft, her er et par grundlæggende fakta om deres forskning.

Hvad er en laser?

Lasere er en lyskilde, ligesom fakler, men med særlige egenskaber, ifølge Ian Musgrave, Vulcan Laser Group Leader ved Storbritanniens Central Laser Facility.

Normalt når lyset efterlader en fakkel, breder det sig ud - han sammenlignede det med børn, der forlod skolen i forskellige retninger og iført forskellige frakker.

Men en laser koncentrerer lyset, han sagde, som om alle børn var tvunget til at marchere i tæt skridt iført den samme uniform.

Forskellen kommer fra det hulrum, der bruges til at fange og konditionere lyset, før det udsendes, samt hvordan lyset genereres, han tilføjede.

Det er derfor, det kongelige svenske videnskabsakademi hyldede tirsdagens nobelvindere som at lave "værktøjer lavet af lys".

Hvad er en optisk pincet?

Arthur Ashkin fra USA blev tildelt Nobel for at opfinde optisk pincet, som bruger strålingstrykket fra en lille fokuseret lysstråle til at fange meget små genstande.

Hans pincet lader forskere fange, klippe og flytte rundt på tingene uden at noget rører dem, hvilket har resulteret i utallige anvendelser på mange videnskabelige og medicinske områder.

For eksempel, de er blevet brugt til at fange en vanddråbe for at undersøge, hvordan de opfører sig, når de er i en sky, eller tag dråber fra en astmainhalator for at finde ud af, hvordan den bedre kan spredes inde i lungerne, Musgrave sagde.

Hvad er optiske pulser?

Forskere har altid presset på for at skabe mere kraftfulde lasere, men i midten af ​​1980'erne ramte de en væg:de kunne ikke øge effekten uden at ødelægge det, der forstærkede strålen.

Derefter Donna Strickland fra Canada og franskmanden Gerard Mourou, som også delte tirsdagens nobelpris, opfandt en teknik kaldet chirped-puls forstærkning, som lader forskere fortsætte med at øge magten og samtidig holde intensiteten sikker.

Det virker ved at strække en ultrakort laserpuls i tide, forstærker det, og presser det sammen igen, skaber de korteste og mest intense laserpulser, verden nogensinde har set.

Den mest almindelige anvendelse, der kom fra dette gennembrud - indtil videre - er korrigerende øjenoperation.

Men det åbnede også vejen for forskere til at fortsætte med at skubbe grænserne for laserkraft, Musgrave sagde, giver dem mulighed for at skabe ekstreme forhold for at forstå, hvordan magnetiske felter genereres i rummet, og hvordan det er inde i en planets kerne.

Pulserne er nu også så hurtige - så hurtige som hundrede attosekunder, en milliarddel af en milliarddel af et sekund - de har afsløret elektronernes hemmeligheder.

Hvad er det næste?

Nobelvinderen Mourou er ikke færdig med at forstærke laserkraften. Han har igangsat og ledet udviklingen af ​​ekstrem let infrastruktur, som har tre steder i hele Europa og forventes at stå færdigt om få år.

Højeste effekt på laseren er planlagt til at være 10 petawatt - svarende til en utrolig kort flash fra hundrede tusinde milliarder pærer.

Hvor kraftige og hvor korte kan pulserne blive? Nogle forudsiger en fremtidig laser på 100 petawatt eller mere, eller så hurtigt som blot zeptosekunder – en billiontedel af en milliardtedel af et sekund.

Det er svært at forudsige, hvordan sådanne lasere kunne bruges, men forskere håber, at de vil hjælpe med at ødelægge atomaffald, zap kræftceller, opklare kvantefysik, rydde affald fra rummet og endda være en ny ren energikilde.

© 2018 AFP