Nobelpris
Nobelpriset i fysik 2023
År 1987 gjorde Anne L'Huillier en banbrytande upptäckt. Genom att skicka infrarött laserljus genom en ädelgas kunde hon se ett stort antal olika så kallade övertoner av ljus. Dessa uppstod genom att ljuset från lasern växelverkade med atomer i gasen, vilket gav vissa elektroner extra energi som de sedan avgav som ljus.
Första stegen mot en revolutionerande teknik
Vad som började som ren nyfikenhet och en vilja utforska fenomenet utvecklades snart till något som skulle förändra fysikens värld. Anne L'Huillier och andra forskare såg en möjlighet att dessa övertoner kunde vara extremt korta ljuspulser – attosekundpulser. Denna idé stod i kontrast till vad andra ansåg som möjligt på den tiden, nämligen att det inte skulle gå att skapa så extremt korta pulser. Trots detta drev hennes intuition henne framåt.
Att utveckla den teknik som krävdes för att mäta dessa extremt korta ljuspulser visade sig vara en stor utmaning. Det skulle dröja till 2001 innan Pierre Agostini och Ferenc Krausz, som gjorde experiment på var sitt håll, lyckades mäta ljuspulser på attosekundtidsskalan och bekräfta det som Anne L'Huillier upptäckte 1988.
För experimentella metoder som genererar attosekundpulser av ljus för studier av elektrondynamik i materia
Motiveringen till 2023 års fysikpris
Upptäckten gjorde det omöjliga möjligt
Med lasermetoden som skapar ultrakorta ljuspulser kan man numera studera fenomen som tidigare ansågs vara omöjliga att undersöka. Extremt snabba förlopp kan följas, särskilt de som gäller elektroner, vars förändringar ofta sker inom loppet av några tiotal attosekunder.
Än så länge består forskningsfältet fortfarande mestadels av grundforskning, men framtiden bär med sig spännande möjligheter som skulle kunna användas inom allt från medicin och elektronik till energi och miljö.
Anne L'Huillier vill till exempel bättre förstå vad som händer i början av en kemisk rektion. Om vi förstår sådana processer bättre, så kan vi inte bara mäta vad som händer utan kanske även kontrollera dem. Det är visionen.
Kvinnliga pristagare i fysik
- Anne L'Huillier (2023), för experimentella metoder som genererar attosekundpulser av ljus för studier av elektrondynamik i materia
- Andrea Ghez (2020), för upptäckten av ett supermassivt kompakt objekt i Vintergatans centrum
- Donna Strickland (2018), för banbrytande uppfinningar inom laserfysik
- Maria Goeppert-Mayer (1963), för upptäckter beträffande atomkärnornas skalstruktur
- Marie Curie (1903), för forskning om radioaktivitet.
Ljusblixtarna som öppnar dörren till mikrokosmos
Elektroner rör sig så otroligt snabbt att de länge ansågs vara omöjliga att observera. Trots svårigheten har många forskare på olika sätt försökt. Varför? Ren och skär nyfikenhet så klart, men också för att kunskapen kan omsättas till praktisk nytta.
Lär vi oss mer om naturens minsta byggstenar kan vi på sikt också kontrollera dem. Eftersom elektronerna styr alla materials egenskaper – elektronerna är ju atomens kontaktyta mot omvärlden – finns en användningspotential inom i princip alla områden där man på molekyl- och atomnivå vill påverka materialegenskaper.
Tänkbara användningsområden i framtiden
Kanske kan vi, tack vare lasermetoden som skapar attosekundpulserna, i framtiden bättre förstå fotosyntesen, hitta effektivare solcellsteknik eller bygga elektronik på molekylnivå. Exempelvis är Anne L’Huillier involverad i ett projekt som avbildar väldigt små strukturer i halvledare.
Hon hoppas också kunna förstå vad som händer i början av en kemisk reaktion och förstå elektronrörelser i mer komplexa molekyler.
Ett antal medicinska tillämpningar har också nämnts. Några spår jobbas på redan idag medan andra fortfarande är på idé- och drömstadiet.
Tillbaka till grundforskningen. ”Se” ett elektronmoln i realtid kan man i ärlighetens namn inte. Men tack vare attosekundpulserna kan de extremt snabbrörliga elektronerna numera trots allt studeras i och med att vissa av deras egenskaper kan avbildas.
Om attosekunder och laser
En attosekund är en miljarddels miljarddels sekund och den är så kort att det går lika många sådana på en sekund som sekunder på hela universums ålder.
Lasern uppfanns på 1960-talet och skiljer sig från vanligt ljus på två sätt: Dels går alla ljusvågor i takt och inte huller om buller som i vanligt ljus. Dels går ljuset i samma riktning och är inte spritt som annat ljus. Fördelarna blir ett ljus med hög intensitet och som går att kontrollera.
Laser används idag bland annat i industrin, sjukvården och vissa vardagsprylar. De lasrar som Anne L’Huillier och hennes kollegor använder är dock betydligt kraftfullare.
Forskningsmiljöer
Om Anne L'Huillier
Inspirerad av sin morfar, en radioingenjör som använde vetenskap för att hjälpa motståndsrörelsen under andra världskriget, utbildade sig Anne L'Huillier i matematik och fysik vid universitetet i Paris. Där undervisade bland annat Claude Cohen-Tannoudji som fick Nobelpriset i fysik 1997.
Hon disputerade 1986 med en avhandling om atomer och laserljus.
År 1992 besökte Anne L'Huillier Lund för att delta i tidiga experiment vid det nya och avancerade Högeffektlaserlaboratoriet. Hon återvände till Lund 1995 och blev 1997 professor i atomfysik på LTH.
Tillsammans med sin forskargrupp slog hon 2003 världsrekord genom att skapa de kortaste laserpulserna någonsin: 170 attosekunder. Därefter har hon fortsatt att bana väg för nya vetenskapliga upptäckter inom attofysiken.
Bland sina studenter och doktorander är Anne L'Huillier en populär lärare och föreläsare. Hon trivs i lärarrollen och ser undervisning som en viktig del av sitt arbete.
- Född 1958 i Paris, Frankrike
- Fil.dr 1986 vid Université Pierre et Marie Curie, Paris
- Professor i atomfysik vid LTH, Lunds universitet sedan 1997
- Nobelpriset i fysik 2023
Nobelpristagare med en bakgrund vid Lunds universitet
Arvid Carlsson (1923–2018) mottog Nobelpriset i fysiologi eller medicin år 2000. Carlsson var född och uppvuxen i Lund. Han doktorerade och var docent i farmakologi vid Lunds universitet, innan han 1959 blev professor vid Göteborgs universitet.
Sune K. Bergström (1916–2004) fick Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1982. Han utsågs till professor i medicinsk och fysiologisk kemi vid Lunds universitet 1947. Senare blev han professor i kemi vid Karolinska Institutet, där han fick priset.
Manne Siegbahn (1886–1978) fick Nobelpriset i fysik 1924. Efter sina studier vid Lunds universitet blev han professor i fysik i Lund. Men två år innan han fick Nobelpriset hade han lämnat Lund för att bli professor vid Uppsala universitet.
Foto: Genomförandeorganet för Europeiska forskningsrådet (ERCEA), Göteborgs universitet, National Institutes of Health (NIH), Nobelstiftelsen och Uppsala universitet.
Sidansvarig: Patrik Hekkala, patrik [dot] hekkala [at] kommunikation [dot] lu [dot] se (patrik[dot]hekkala[at]kommunikation[dot]lu[dot]se)