Więcej światła, byle spójnego

Skonstruowanie lasera w latach 60. dostarczyło specyficznego źródła światła. Poza tym, że jest ono spolaryzowane i może mieć dużą moc, jest też spójne w czasie i przestrzeni, co znaczy, że ma określony kolor i stałą różnicę faz.

Inne źródła światła emitują fale "zanieczyszczone" na różne sposoby. Laser jest czysty. Tak charakterystyczne właściwości są trudne lub wręcz niemożliwe do osiągnięcia inaczej. A jednocześnie otwierają pole do różnorodnych technik pomiaru i obserwacji. Dlatego laser znalazł szereg zastosowań, m.in. w medycynie, do odtwarzania płyt CD czy DVD, ale także w laboratoriach badawczych.

Żeby jednak projektować różnorakie eksperymenty z jego udziałem, warto wiedzieć możliwie dużo o świetle spójnym. Glauber wkrótce po pojawieniu się laserów zaproponował kwantową teorię takiego światła. - Początkowo natrafił na opozycję i można powiedzieć, że przełamywał dogmaty w środowisku, ale trwało to krótko - mówi prof. Kazimierz Rzążewski z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN.

Współczesna fizyka spogląda na świat na różne sposoby. Można o tym samym przedmiocie myśleć jako o konfiguracji cząsteczek chemicznych, atomów, cząstek elementarnych... Jednak okazuje się, że niedostrzegalne drobiny pędzące z zawrotnymi prędkościami mają właściwości znacznie odbiegające od wyobrażeń zarówno Newtona, jak i Einsteina. A z takich cząstek zdaniem fizyków zbudowany jest świat. Dlatego dopóki nie powstanie Wielka Teoria Wszystkiego, posługujemy się teorią względności równolegle z teorią kwantów. Pierwsza doskonale sprawdza się przy opisie kosmosu i ogromnych prędkości, podczas gdy domeną drugiej jest mikroświat. Po nią sięgnął Glauber.

Doświadczenia z laserami przyniosły Nagrody Nobla już dawno temu, zarówno za samą ich konstrukcję, jak i za spektroskopię laserową.

Spektroskopia, której szczególnym przypadkiem jest spektroskopia laserowa, pozwala obserwować przedmiot na podstawie emitowanego bądź odbijanego przezeń promieniowania. Czasami jest to praktycznie jedyny sposób, by dowiedzieć się czegoś o interesujących nas fragmentach rzeczywistości, zwłaszcza jeśli są tak odległe jak inne galaktyki, bądź tak małe jak atomy.

Spektroskopia laserowa pełni przede wszystkim służebną rolę wobec innych dziedzin fizyki. A bardziej niż chęć służenia ludzkości naukowców motywuje pasja poznawcza. Jednak jej rozwój w ostatnich dekadach przyczynił się do postępów w innych gałęziach nauki, a niektóre wręcz stworzył. Prof. Kazimierz Rzążewski wymienia informatykę kwantową - dynamicznie rozwijającą się dziedzinę, która być może pozwoli stworzyć komputery działające na zasadach odmiennych od dotychczasowych, szybciej i efektywniej.

Grunt to precyzja pomiaru

Dwaj pozostali tegoroczni nobliści - Hall i Hänsch - zostali wyróżnieni za prace nad superczułymi urządzeniami pomiarowymi, w których wykorzystano lasery. Szwedzka Akademia Nauk, która przyznała nagrody, w swoim komunikacie zwraca uwagę, że precyzyjne techniki laserowe przyczyniły się do ulepszania systemów telekomunikacji i GPS.

Ale bezpośrednie przełożenie na codzienność to tylko poboczny wynik wieloletnich badań. Najważniejsze jest to, że dzięki takiej dokładności pomiarów uzyskaliśmy wiele fundamentalnych informacji na temat budowy świata, którego jesteśmy częścią. Możemy na przykład pstrykać niezwykle dokładne zdjęcia poszczególnym atomom, co ma kluczowe znaczenie dla poznania ich sekretów.

Taka rozdzielczość zdjęcia jest osiągana dzięki dokładnemu określaniu własności emitowanego światła oraz dzięki wysyłaniu niezmiernie krótkich impulsów. To skraca "czas migawki" i umożliwia rejestrowanie etapów złożonych reakcji zachodzących w niewiarygodnie krótkim czasie liczonym w femtosekundach (10-15 sekundy). Obaj nagrodzeni naukowcy zdołali kilka lat temu "dostroić" taki laserowy zegar i uzyskać niewiarygodnie precyzyjne narzędzie pomiarowe. Wykorzystali do tego technikę nazwaną "grzebień częstości", w której impuls świetlny odbija się od zwierciadeł jak superszybkie wahadło. Wydaje się dziwne, że praca nad dostrajaniem instrumentów zasłużyła na takie wyróżnienie. Ale tak właśnie jest.

PAP

Skomentuj na forum

---

wstecz Podziel się ze znajomymi