Fizikai Nobel-díj 2005

A 2005. évi fizikai Nobel-díjat megosztva Roy J. Glauber (Harvard University, Cambridge, USA), illetve John L. Hall (JILA, University of Colorado and National Institute of Standards and Technology, Boulder, USA) és Theodor W. Hänsch (Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching and Ludwig-Maximilians-Universität, München, Németország) kapták, a fény természetének tanulmányozásában elért eredményeikért, illetve ezek alkalmazott felhasználásért.

A díj egyik felét az 1925-ben született R. J. Glauber kapta "az optikai koherencia kvantumelméletéhez adott hozzájárulásáért", vagyis a fény részecskéi, a fotonok viselkedésének elméleti leírásában elért eredményeiért.

A fény természete kettős, elektromágneses hullámnak és részecskék áramlásának is tekinthetjük. Megfigyelt tulajdonságai vagy a hullám- vagy a részecsketermészetnek felelnek meg. Az elektromágneses hullámok elméletét az 1850-es években alkotta meg Maxwell, a részecskeelméletet a 20. században dolgozták ki. Maxwell elmélete makroszkopikus leírás. Einstein igazolta a fény részecsketermészetét, a fotoeffektus értelmezéséért kapta Nobel-díját 1921-ben. Kimutatta, hogy a fény meghatározott energiájú kvantumát, a fotont elnyelő szilárd anyag gerjesztődik, majd egy elektron jelenik meg. Ez a mikrovilágban játszódó folyamat szolgál alapul a fény észlelésénél, az anyagra eső fényt elektromos jelként észleljük, detektáljuk. E folyamat részleteinek elméleti leírása a kvantumoptika keretében született meg.

John L. Hall, Roy J. Glauber és Theodor W. Hänsch

A kvantumfizika megalkotása a mechanikával kezdődött, majd sorra megszülettek a fizika különböző ágainak kvantumleírásai, ezek sorába tartozik az optika kvantumelmélete, a kvantumoptika. Glauber ennek a megalapozásában ért el kiemelkedő eredményeket: a kvantum-elektrodinamika formalizmusát felhasználva írta le a detektálási folyamatot. Elmélete magyarázatot adott a hőmérsékleti sugárzó fényforrások, például egy sokféle hullámhosszú (színű) és fázisú fényt kibocsátó lámpa, és a mára már szintén hétköznapivá vált koherens fényforrások, a meghatározott frekvencián és fázisban sugárzó lézerek és kvantum-erősítők fényének különbözőségére.

A fizikai Nobel-díj másik felét megosztva kapta az 1934-ben született amerikai J. L. Hall és az 1941-ben született német T. W. Hänsch. A hivatalos indoklás szerint "a lézerre alapozott nagy pontosságú spektroszkópia kidolgozásához adott hozzájárulásukért, beleértve az optikai fésű módszer megalkotását" kapták az elismerést. Módszerük lehetővé tette a frekvencia 15 tizedesjegy pontosságú mérését. Ennek alapján hihetetlenül egyszínű, nagyon keskeny frekvenciasávban sugárzó lézereket lehetett létrehozni, másrészt az "optikai fésű" segítségével rendkívül pontosan lehet bármilyen színű fényhullámhosszát megmérni.

A módszer fantasztikus pontosságára alapozva tanulmányozzák a fizika egyik megválaszolatlan alapkérdését: a természet leírásában felhasznált alapvető állandók értéke korábban is megegyezett-e a maival, vagy változott idővel? Minden korábbinál pontosabb órák készítésében is hasznosulhat a kitüntettek felfedezése, s ennek révén még nagyobb pontosságot érhetnek el a műholdas helymeghatározó (GPS) rendszerek.

Jéki László