A másodperc milliárdod részének milliárdod részével zajló kutatásért jár Krausz Ferencnek a fizikai Nobel-díj

Krausz Ferenc magyar kutató két társával, Pierre Agostinivel Anne L’Huillier-vel megosztva kapta az idei fizikai Nobel-díjat az ultrarövid időtartamú fényimpulzusokkal való kutatási eredményeiért. Az attoszekundumos fizika a minket körülvevő világ elemi részecskéinek vizsgálatára ad lehetőséget, és nagyon fontos gyakorlati alkalmazásai lehetnek az ehhez szorosan kapcsolódó lézerfejlesztéseknek is – Krausz Ferenc például most azt vizsgálja kutatócsoportjával, hogy egyes vérmintákban bekövetkező változások elég specifikusak-e ahhoz, hogy lehetővé tegyék a daganatos betegségek egyértelmű diagnosztizálását még a betegség korai szakaszában.

„Az attoszekundumos fizika lényege, hogy olyan lézerfény-villanásokkal, illetve röntgen közeli sugárzás fellvillanásaival figyelhetünk meg folyamatokat. Ezek a villanások nagyon rövid ideig, a másodperc milliárdod részének milliárdod részéig tartanak” – mondta a Telexnek Dombi Péter fizikus, az MTA doktora, a Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtestfizikai és Optikai Intézetének csoportvezetője. „Krausz Ferenc ennek a tudományterületnek a nemzetközi nagymestere, azt kutatja, hogy azokat a lézereket, amelyekkel az ilyen kísérleteket el lehet végezni, hogyan lehet olyan működésre bírni, amivel ezek a fényvillanások még rövidebbek legyenek, ezáltal pedig a természet minél gyorsabb folyamatait lehessen vizsgálni.”

Ezek az eszközök, amiket Krausz Ferenc kifejlesztett, gyakorlatilag az ember által kontrollálható legrövidebb eseményeket jelentik, amelyekkel a természet leggyorsabb folyamatait lehet megfigyelni.

Krausz Ferenc egyébként lézerfejlesztésnek kezdte a karrierjét és sikeresen fejlesztett nagyon speciális rövid impulzusú lézereket, és ezeket használta fel olyan alapkutatáshoz, amelyben a természet nagyon gyors folyamatait láthatóvá tudta tenni. „Körülbelül harminc évnyi munka eredménye, hogy most idáig jutott” – mondta Dombi Péter.

Az attoszekundumos fizika gyökerei az 1970-80-as évekre nyúlnak vissza, és szorosan összefüggenek a lézerfejlesztésekkel. Ebben az időszakban egyre intenzívebb lézereket tudtak létrehozni, így egyre extrémebb folyamatokat tudtak vizsgálni a segítségükkel.

A másik két kutató, akivel Krausz Ferenc osztva kapta a Nobel-díjat, ugyanígy ennek a technológiának az úttörője. Pierre Agostininek az 1970-es években volt egy nagyon alapvető publikációja a témában, 2001-ben pedig sikerült létrehoznia egy sor olyan egymást követő fényimpulzust, amelyekben mindegyik villanás mindössze 250 attomásodpercig tartott.

Ugyanebben az időben Krausz Ferenc egy másik típusú kísérlettel is dolgozott, amely lehetővé tette egyetlen, 650 attoszekundumig tartó fényimpulzus izolálását.

Anne L’Huillier az 1980-as években végzett olyan alapkísérleteket, amelyek meghatározták a tudományágat.

„Az ilyen jellegű kutatások jellemzően lézerfejlesztéssel kezdődnek, majd ezeket a speciális lézereket olyan mérőrendszerrel kell összekötni, amivel az atomok és a molekulák világában a nagyon gyors folyamatokat vizsgálni lehet” – mondta Dombi Péter. „Ilyen folyamat például az, amikor egy elektron az egyik energiaszintről átmegy a másikra. Nagyon fontos eseménysorokról beszélünk. Adott esetben kémai reakciókat meghatározó folyamatok is lehetnek ezek, és ha ezeknek az időbeli lefutását egy ilyen gyors fényképezési eljárással láthatóvá tudjuk tenni, az nagyon fontos információt jelent.”

A módszernek bőven van gyakorlati alkalmazása, a Krausz Ferenc által vizsgált orvosi-diagnosztikai vizsgálat csak egyik a sok közül. „Másik lehetőség például az, hogy ha már fel tudjuk térképezni a lézerfény és az anyag kölcsönhatásainak folyamatait, utána elképzelhető az is, hogy a lézerfény segítségével kémiai reakciók lefutását tudjuk befolyásolni.”