Miért kapta a fizikai Nobel-díjat a nagy magyar tudós?

Mats Larsson a Nobel-bizottság tagja bemutatja a fizikai Nobel-díjasok kutatását

Krausz Ferenc és kutatócsoportja elsőként hozott létre és mért meg egy femtoszekundumnál (10-15 másodperc, azaz a másodperc billiárdod része) rövidebb ideig tartó fényimpulzust. A kutatók ezeket az attoszekundumos (10-18 másodperc, azaz a másodperc trilliomod része) fényimpulzusokat arra használták, hogy az elektronok belső atomi mozgását valós időben megfigyelhetővé tegyék. Ezek az eredmények jelentették az attoszekundumos fizika kezdetét.

Az 1990-es években Krausz Ferenc és csapata számos újítással alapozta meg ezt a mérföldkövet, hogy a femtoszekundumos lézertechnológiát a végső határig fejlessze tovább - olyan fényimpulzusok felé, amelyek energiájuk nagy részét az elektromágneses tér egyetlen rezgésében hordozzák. Az ilyen rövid fényimpulzusok előállításának elengedhetetlen feltétele a szélessávú (fehér) fény különböző színkomponensei késleltetésének nagy pontosságú szabályozása egy teljes oktávban. A Krausz Ferenc és Szipőcs Róbert együttműködéséből származó aperiodikus többrétegű tükrök (chirped tükrök) tették lehetővé ezt a szabályozást, és a mai femtoszekundumos lézerrendszerekben nélkülözhetetlenek.

Krausz Ferencnek és csoportjának 2001-ben sikerült először nemcsak létrehozni, hanem mérni is attoszekundumos (extrém ultraibolya fényű) fényimpulzusokat intenzív, egy-két hullámciklusból álló lézerimpulzusokkal. Ezzel nem sokkal később az elektronok szubatomi léptékű mozgását is képesek voltak valós időben nyomon követni. A Krausz Ferenc és csoportja által bemutatott femtoszekundumos impulzus hullámforma szabályozása és az így kapott reprodukálható attoszekundumos impulzusok lehetővé tették az attoszekundumos méréstechnika mint a mai kísérleti attoszekundumos fizika technológiai alapjának meghonosítását.

Mats Larsson a Nobel-bizottság tagja bemutatja a fizikai Nobel-díjasok kutatását Forrás: AFP/Jonathan Nackstrand

Az elmúlt években Krausz Ferencnek és munkatársainak sikerült ezekkel az eszközökkel elektronokat irányítani molekulákban, és - először - valós időben megfigyelni számos alapvető elektronfolyamatot.

Krausz és attoworld-csapata most az attoszekundumos méréstechnika alapjául szolgáló femtoszekundumos lézertechnológiát használja az orvosbiológiai alkalmazások infravörös spektroszkópiájának továbbfejlesztésére.

Krausz Ferenc Forrás: MTI/Kovács Tamás

Az ultrarövid infravörös lézerimpulzusokkal gerjesztett biológiai minták infravörös hullámokat bocsátanak ki. E hullámok elektromos mezejének letapogatásával a vizsgált minták molekuláris összetételének apró változásai kimutathatók az úgynevezett "elektromos mező molekuláris ujjlenyomatának (EMF)" mérésével. A lézerfizikusokból, matematikusokból, orvosokból és molekuláris biológusokból álló Lasers4Life és a Center for Molecular Fingerprinting kutatási együttműködés célja, hogy a vérminták EMF-jének mérésével nyomon kövessék az emberek egészségét és korai stádiumban felismerjék a betegségeket.

A Nobel-díjat "az anyagban lévő elektronok dinamikájának tanulmányozására szolgáló attoszekundumos fényimpulzusokat előállító kísérleti módszerekért" ítélték oda Krausz Ferencnek, Pierre Agostininek és Anne L'Huillier-nek egyenlő arányban megosztva.