מחצית מהפרס הוענקה לארתור אשקין מארה"ב על פיתוח מכשיר לייזר ממוקד במיוחד שזכה לכינוי "מלקחיים אופטיים" והמחצית השנייה של הפרס תחולק בין החוקר ז'ראר מורו מצרפת ובין החוקרת דונה סטריקטלנד מקנדה, על פיתוח שיטה לקבלת פעימות אור עוצמתיות במיוחד המשמשת במגוון יישומים בתחומי המדע השונים
| לייזר גרמניום. צילום: MIT |
פרס נובל לפיזיקה לשנת 2018: מחצית מהפרס הוענקה לארתור אשקין מארה"ב על פיתוח מכשיר לייזר ממוקד במיוחד שזכה לכינוי "מלקחיים אופטיים" ואשר מצמיח יישומים חשובים במיוחד בתחומים של פיזיקה, כימיה ואף ביולוגיה; המחצית השנייה של הפרס תחולק בין החוקר ז'ראר מורו מצרפת ובין החוקרת דונה סטריקטלנד מקנדה, על פיתוח שיטה לקבלת פעימות אור עוצמתיות במיוחד המשמשת במגוון יישומים בתחומי המדע השונים.
כלים העשויים אור
התגליות בגינן הוענק השנה פרס הנובל בפיזיקה הביאו לפריצת דרך בתחום של פיזיקת הלייזר. עצמים קטנים במיוחד ותהליכים מהירים במיוחד נצפים כעת באור חדש. כלים מדויקים ומתקדמים אלו פותחים צוהר לתחומי מדע שטרם נחקרו ובעתיד גם יובילו לפיתוחם של יישומים תעשייתיים ורפואיים רבים מספור.
ארתור אשקין (Arthur Ashkin) המציא מלקחיים אופטיים המאפשרים לאחוז חלקיקים, אטומים, נגיפים ותאים ביולוגיים בעזרת "אצבעות" העשויות מאלומת לייזר. כלי חדש זה אפשר לאשקין להביא לכדי מימוש חלום ותיק המוכר מתחום המדע הבדיוני – השימוש בלחץ הקרינה של אור בכדי להזיז עצמים ממשיים. הוא הצליח לגרום לאלומת לייזר להזיז חלקיקים קטנים כלפי מרכז האלומה ולהחזיק אותם שם. ברגע זה הומצאו המלקחיים האופטיים.
פריצת דרך משמעותית בתחום זה התרחשה בשנת 1987, כאשר אשקין השתמש במלקחיים על מנת ללכוד חיידקים חיים מבלי לפגוע בהם. מיד לאחר מכן הוא החל לבחון את השימוש של מלקחיים אופטיים אלו במערכות ביולוגיות, וכיום הם משמשים לשם חקר מנגנוני החיים הבסיסיים ביותר.
ז'ראר מורו (Gérard Mourou) ודונה סטריקטלנד (Donna Strickland) סללו את הדרך ליצור פעימות הלייזר הקצרות והעוצמתיות ביותר מעשה ידי אדם. המאמר פורץ הדרך שלהם פורסם בשנת 1985 והיווה את הבסיס לעבודת הדוקטור של החוקרת סטריקטלנד.
באתר פרס נובל נכתב כי תוך שימוש בגישה גאונית, שני החוקרים הצליחו ליצור פעימות לייזר עתירות-עוצמה וקצרות במיוחד מבלי להרוס את החומר המגביר. בשלב הראשון הם "מתחו" את פעימות הלייזר בממד הזמן על מנת להפחית את עוצמת השיא שלהן, ואז הגבירו אותן, ובשלב הסופי דחסו אותן. אם פעימת לייזר נדחסת בממד הזמן והופכת קצרה יותר, אזי כמות גדולה יותר של אור אצורה יחדיו באותו חלל זעיר – עוצמת הפעימה מתגברת באופן משמעותי.
השיטה החדשנית של החוקרים מורו וסטריקטלנד, הקרויה בשם 'הגברת פעימה על ידי שריג' (chirped pulse amplification, CPA), הפכה עד מהרה לשיטה הנפוצה ביותר לקבלת לייזרים עתירי-עוצמה. השימושים בה כוללים, בין השאר, את מיליוני ניתוחי העיניים המתקנים המבוצעים מדי שנה תוך שימוש באלומות הלייזר החדות ביותר הקיימות כרגע.
אינספור תחומי היישום של התגליות בגינן הוענק השנה פרס הנובל לפיזיקה עדיין לא נחקרו במלואם. אולם, כבר עכשיו המצאות מפורסמות אלו מאפשרות לנו להסתובב במיקרו-העולם הזעיר ביותר, זאת לאור חזונו של אלפרד נובל – לטובת האנושות כולה.
| {loadposition content-related} |
