כמה מהירה האטוסקונדה?

[מודעה_1]

פרס נובל לפיזיקה לשנת 2023 הוענק לשלושה מדענים על מחקרם על האטוסקונדה, שעשוי להוביל לפריצות דרך בתחום האלקטרוניקה והכימיה.

שלושת המדענים פייר אגוסטיני, פרנץ קראוס ואן להוילייה קיבלו את פרס נובל לפיזיקה לשנת 2023. צילום: CNN — שלושת המדענים פייר אגוסטיני, פרנץ קראוס ואן ל'וילייה קיבלו את פרס נובל לפיזיקה לשנת 2023. צילום: *CNN*

האקדמיה המלכותית השוודית למדעים הודיעה כי המדענים פייר אגוסטיני (בן 55), פרנץ קראוס (בן 61) ואן ל'וילייה (בת 65) הם מקבלי פרס נובל לפיזיקה לשנת 2023, על שיטותיהם הניסוייות המסייעות ביצירת פולסי אור אטו-שניים לחקר דינמיקת אלקטרונים בחומר, בשעה 16:45 ב-3 באוקטובר (שעון האנוי ).

עבודתם עם לייזרים מספקת למדענים כלים להתבונן, ואולי אף לשלוט, באלקטרונים. דבר זה עשוי להוביל לפריצות דרך בתחומים רבים, כגון אלקטרוניקה וכימיה.

אטוסקונדה היא מיליארדית המיליארדית השנייה. במילים פשוטות יותר, מספר האטוסקונדות בשנייה שווה ערך למספר השניות בכל 13.8 מיליארד שנות ההיסטוריה של היקום. לדברי הנס יאקוב וורנר, חוקר במכון הטכנולוגי הפדרלי השוויצרי (ETH ציריך), האטוסקונדה היא פרק הזמן הקצר ביותר שבני אדם יכולים למדוד ישירות.

היכולת לפעול במסגרת זמן זו היא קריטית משום שזו המהירות שבה אלקטרונים - המרכיבים החיוניים של אטום - פועלים. לדוגמה, לוקח לאלקטרון 150 אטוס-שניות לנוע סביב גרעין אטום המימן.

משמעות הדבר היא שחקר האטוסקאונדים מאפשר למדענים גישה לתהליך בסיסי שהיה בעבר מעבר להישג ידם. כל המכשירים האלקטרוניים מושפעים מתנועת אלקטרונים, ומגבלת המהירות הנוכחית היא ננו-שניות, לדברי וורנר. אם מיקרו-מעבדים היו מומרים לאטוסקאונדים, עיבוד מידע מהיר פי מיליארד היה יכול להיות אפשרי.

אטום מורכב מגרעין המורכב מפרוטונים ונייטרונים המקיפים אלקטרונים. צילום: Rost-9D/Getty — אטום מורכב מגרעין המורכב מפרוטונים ונייטרונים, מוקף באלקטרונים. (תמונה: *Rost-9D/Getty)*

הפיזיקאית השוודית ממוצא צרפתי, אן ל'הוילייה, הייתה הראשונה לגלות כלי שיפתח את עולם האטוסקונדה. כלי זה משתמש בלייזרים בעלי עוצמה גבוהה כדי לייצר פולסי אור במרווחי זמן קצרים ביותר.

פרנק לפין, חוקר במכון הצרפתי לאור וחומר שעבד בעבר עם ל'וילייה, מתאר את הכלי כמעין סרט שנוצר עבור אלקטרונים. הוא משווה אותו לעבודתם של שני יוצרי סרטים צרפתים חלוצים - האחים אוגוסט ולואי לומייר - שבנו סצנות על ידי צילום סדרת תצלומים. לדברי ג'ון טיש, פרופסור לפיזיקת לייזר באימפריאל קולג' לונדון, זה כמו מכשיר עם פולסי אור מהירים ביותר שניתן להאיר על חומרים כדי לאסוף מידע על תגובותיהם לאורך זמן זה.

שלושת הזוכים אתמול החזיקו בעבר בשיא העולם לפעימת האור הקצרה ביותר. בשנת 2001, צוות מחקר בראשות המדען הצרפתי פייר אגוסטיני יצר פעימת אור שנמשכה 250 אטוסקונדיות בלבד. צוותו של ל'וילייה עבר את השיא הזה עם 170 אטוסקונדיות בשנת 2003. בשנת 2008, הפיזיקאי האוסטרי-הונגרי פרנץ קראוס הקטין את השיא ביותר ממחצית עם פעימה של 80 אטוסקונדיות.

צוות המחקר של וורנר מחזיק כיום בשיא גינס לפולס האור הקצר ביותר, עם משך של 43 אטוס-שניות. וורנר מעריך שניתן יהיה לקצר זמן זה עוד יותר לכמה אטוס-שניות בלבד בעזרת הטכנולוגיה הנוכחית.

מומחים אומרים שטכנולוגיית האטוסקונדות עדיין אינה נפוצה, אך העתיד נראה מבטיח. עד כה, מדענים הצליחו להשתמש באטוסקונדות בעיקר כדי לצפות באלקטרונים. שליטה באלקטרונים ותמרון תנועתם עדיין בלתי ניתנת להשגה, או רק מתחילה להיות אפשרית, לדברי וורנר. זה יכול להפוך מכשירים אלקטרוניים למהירים הרבה יותר וליצור מהפכה בכימיה.

"לא נהיה מוגבלים למה שמולקולות עושות באופן טבעי, אלא נוכל להתאים אותן לצרכים שלנו", אמר וורנר. הוא הוסיף כי "כימיה של אטו" יכולה להוביל לתאים סולאריים יעילים יותר, או אפילו להשתמש באנרגיית אור כדי לייצר דלקים נקיים.

ת'ו טאו (על פי סוכנות הידיעות AFP )

[מודעה_2]
קישור למקור