รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2023 มอบให้กับนักวิทยาศาสตร์ 3 คนสำหรับผลงานเกี่ยวกับแอตโตวินาที ซึ่งอาจนำไปสู่ความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านอิเล็กทรอนิกส์และเคมี
นักวิทยาศาสตร์ 3 คน ได้แก่ ปิแอร์ อากอสตินี เฟเรนซ์ เคราซ์ และแอนน์ ลูอิลิเยร์ ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2023 ภาพ: CNN
ราชบัณฑิตยสภาวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดนประกาศว่า นักวิทยาศาสตร์ Pierre Agostini (อายุ 55 ปี), Ferenc Krausz (อายุ 61 ปี) และ Anne L'Huillier (อายุ 65 ปี) เป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ประจำปี 2023 จากวิธีการทดลองของพวกเขาในการสร้างพัลส์แสงในระยะห่างหนึ่งวินาทีเพื่อศึกษาพลวัตของอิเล็กตรอนในสสาร ในเวลา 16.45 น. ของวันที่ 3 ตุลาคม (เวลาฮานอย)
การทำงานร่วมกับเลเซอร์ของพวกเขาทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์มีเครื่องมือในการสังเกตและแม้แต่ควบคุมอิเล็กตรอน สิ่งนี้อาจกระตุ้นให้เกิดการพัฒนาก้าวล้ำในด้านต่างๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์และเคมี
แอตโตวินาทีคือหนึ่งในพันล้านของหนึ่งพันล้านของวินาที หากนำมาเปรียบเทียบกันจะเห็นได้ว่า จำนวนแอตโตวินาทีในหนึ่งวินาทีเทียบเท่ากับจำนวนวินาทีในประวัติศาสตร์ 13,800 ล้านปีของจักรวาล ตามที่ Hans Jakob Woerner นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธรัฐสวิส (ETH Zurich) กล่าว แอตโตวินาทีถือเป็นช่วงเวลาที่สั้นที่สุดที่มนุษย์สามารถวัดได้โดยตรง
ความสามารถในการดำเนินการภายในกรอบเวลาดังกล่าวถือเป็นสิ่งสำคัญ เพราะเป็นอัตราการทำงานของอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของอะตอม ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอนใช้เวลา 150 แอตโตวินาทีในการเคลื่อนตัวรอบนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน
ซึ่งหมายความว่าการศึกษาในระดับแอตโตวินาทีทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าถึงกระบวนการพื้นฐานที่ไม่เคยเข้าถึงมาก่อนได้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นได้รับผลกระทบจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน และความเร็วที่กำหนดในปัจจุบันคือระดับนาโนวินาที ตามที่ Woerner กล่าว หากแปลงไมโครโปรเซสเซอร์ให้อยู่ในหน่วยแอตโตวินาที การประมวลผลข้อมูลก็จะเร็วขึ้นเป็นพันล้านเท่า
อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอน ภาพ: Rost-9D/Getty
แอนน์ ลูฮิลลิเยร์ นักฟิสิกส์ชาวสวีเดนซึ่งเกิดในฝรั่งเศส เป็นคนแรกที่ค้นพบเครื่องมือในการเปิดโลกแห่งแอตโตวินาที เครื่องมือนี้ใช้เลเซอร์กำลังสูงเพื่อสร้างพัลส์แสงในช่วงเวลาสั้นๆ มาก
Franck Lepine นักวิจัยจากสถาบันแสงและสสารแห่งฝรั่งเศส ซึ่งทำงานร่วมกับ L'Huillier บรรยายอุปกรณ์ดังกล่าวว่าเป็นเหมือนภาพยนตร์ที่สร้างขึ้นสำหรับอิเล็กตรอน เขาเปรียบเทียบกับผลงานของผู้สร้างภาพยนตร์ชาวฝรั่งเศสผู้บุกเบิกสองคน ได้แก่ พี่น้องออกัสต์และหลุยส์ ลูมิแยร์ ซึ่งสร้างฉากต่างๆ ขึ้นมาโดยการถ่ายภาพต่อเนื่องกัน มันเหมือนกับอุปกรณ์ที่มีพัลส์แสงที่เร็วมากซึ่งสามารถส่องไปที่วัสดุเพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับการตอบสนองในระยะเวลาดังกล่าว จอห์น ทิช ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์เลเซอร์ที่ Imperial College London กล่าว
ผู้ชนะทั้งสามคนเมื่อวานนี้เคยสร้างสถิติโลกสำหรับพัลส์แสงที่สั้นที่สุดมาแล้ว ในปี พ.ศ. 2544 ทีมของนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Pierre Agostini ได้สร้างพัลส์แสงที่มีระยะเวลาเพียง 250 แอตโตวินาที กลุ่มของ L'Huillier ทำลายสถิติดังกล่าวด้วยความเร็ว 170 แอตโตวินาทีในปี 2003 ในปี 2008 Ferenc Krausz นักฟิสิกส์ชาวฮังการี-ออสเตรีย ทำลายสถิติดังกล่าวได้มากกว่าครึ่งหนึ่งด้วยพัลส์ 80 แอตโตวินาที
ผู้ถือสถิติโลกกินเนสส์สำหรับพัลส์แสงที่สั้นที่สุดคือทีมของเวอร์เนอร์ ด้วยระยะเวลา 43 แอตโตวินาที Woerner ประมาณการว่าเทคโนโลยีในปัจจุบันสามารถย่อเวลาลงได้อีกเหลือเพียงไม่กี่วินาที
แม้ว่าเทคโนโลยี Attosecond จะยังไม่กลายเป็นกระแสหลัก แต่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าอนาคตดูสดใส จนกระทั่งปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้แอตโตวินาทีได้เกือบทั้งหมดในการสังเกตอิเล็กตรอน ตามที่ Woerner กล่าว การควบคุมและจัดการการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนยังไม่สามารถทำได้ในทางพื้นฐาน หรือเพิ่งจะเริ่มเป็นไปได้เท่านั้น สิ่งนี้อาจทำให้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ทำงานเร็วขึ้นมากและก่อให้เกิดการปฏิวัติทางเคมี
“เราจะไม่ถูกจำกัดอยู่กับสิ่งที่โมเลกุลทำตามธรรมชาติ แต่สามารถปรับให้เหมาะกับความต้องการของเราได้” Woerner กล่าว เขากล่าวเสริมว่าเคมีเชิงอัตโตอาจนำไปสู่เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น หรืออาจรวมถึงใช้พลังงานแสงเพื่อผลิตเชื้อเพลิงสะอาดด้วย
ทูเทา (รายงานโดย เอเอฟพี )
ลิงค์ที่มา
การแสดงความคิดเห็น (0)