Devrim niteliğindeki lazer bilimi, 2018 Nobel Fizik Ödülü açıklandı!
Bu yılın Nobel Buluş Ödülü sahipleri yenilendi Lazer fiziği . Küçük nesneler ve son derece hızlı işlemler artık yeni bir şekilde görünüyor. Gelişmiş, son teknoloji hassas cihazlar, keşfedilmemiş araştırma alanlarını araştırmakta ve endüstri ve tıpta çeşitli uygulamalar açmaktadır.
Şekil 1.
Arthur Ashkin, parçacıkları, atomları, virüsleri ve diğer canlı hücreleri yakalamak için lazer ışını parmaklarını kullanabilen optik bir cımbız icat etti. Bu yeni araç, Ashkin'in gerçek nesneleri hareket ettirmek için ışığın radyasyon basıncını kullanarak bilim kurguda eski bir bilimsel rüyayı gerçekleştirmesini sağlıyor (Şekil 2). Lazeri, küçük parçacıkları lazer ışınının merkezine doğru itmek ve onları bu konumda tutmak için başarıyla kullandı. Optik cımbız başarıyla icat edildi.
Figür II.
Ashkin, 1987'de büyük bir atılım yaptı. Canlı bakterileri optik cımbızla onlara zarar vermeden başarıyla yakaladı. Hemen incelemeye başladığı biyolojik sistem ve optik cımbız, günümüzde yaşam mekanizmalarının incelenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şekil 3: Optik cımbız, gözlemlemek, döndürmek, kesmek ve itmek ve çekmek için ışığı kullanmayı mümkün kılar. Birçok laboratuvarda, proteinler, moleküler motorlar, DNA veya hücrelerin içindeki yaşam gibi biyolojik süreçleri incelemek için lazer cımbız kullanılır.
Gérard Mourou ve Donna Strickland, insanların en kısa ve en güçlü lazer darbelerini oluşturmasının yolunu açtı (Şekil 4). 1985'te, Strickland'ın doktora tezinin temel taşı olan devrim niteliğinde bir makale yayınladılar.
Şekil 4: Mourou ve Strickland tarafından geliştirilen teknolojiye Chirped Pulse Amplification (CPA) denir.
Güçlendirilmiş malzemeye zarar vermeden başarılı bir şekilde ultra kısa, yüksek yoğunluklu lazer darbeleri oluşturmak için ustaca bir yöntem kullandılar. Öncelikle, lazer darbelerini zaman içinde esnetip tepe güçlerini düşürürler, sonra yükseltirler ve son olarak sıkıştırırlar. Nabız zamanla sıkıştırılır ve kısalırsa, aynı küçük alanda daha fazla ışık toplanacaktır - nabzın yoğunluğu keskin bir şekilde artacaktır.
Şekil 5: Keskin lazer ışını, çeşitli malzemelerdeki delikleri doğru şekilde kesmeyi veya delmeyi mümkün kılar.
Strickland ve Mourou tarafından icat edilen yeni teknolojinin adı Cıvıltılı darbe amplifikasyonu (CPA), kısa süre sonra daha sonraki yüksek yoğunluklu lazerler için standart haline geldi. Kullanım alanları, her yıl milyonlarca kişi tarafından en keskin lazer ışınları ile gerçekleştirilen görme düzeltme operasyonlarını içerir.
Uygulama olanakları son derece büyüktür ve tam olarak geliştirilmemiş sayısız uygulama alanı vardır.
