مُنحت جائزة وولف في الفيزياء لعام 2022 للأساتذة: آن لولييه، جامعة لوند في السويد؛ بول كوركوم، جامعة أوتاوا؛ فرانز كراوس، معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية وجامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ لعملهما الرائد والمبتكر في علم الليزر فائق السرعة وفيزياء الأتوثانية، وللتصوير عالي الدقة الزمني الذي يميز حركة الإلكترونات في الذرات والجزيئات والمواد الصلبة .
تتقاسم آن لهوليير وبول كوركهام وفرانز كراوس جائزة وولف في الفيزياء لعام 2022 لعملهم الرائد والمبتكر في علم الليزر فائق السرعة وفيزياء الأتوثانية، وللتصوير بدقة زمنية عالية تميز حركة الإلكترونات في الذرات والجزيئات. والمواد الصلبة. قدم الفائزون الثلاثة مساهمات حاسمة في تطوير تكنولوجيا فيزياء الأوتوماتيك ثانية وتطبيقها على احتياجات البحث الأساسي في مجال الفيزياء.
يهتم علم الأتو ثانية بالتفاعل بين الإشعاع والمادة ودراسة الظواهر التي يبلغ مقياسها الزمني عدد الأتو ثانية (10-18 ثواني). ووفقا لنظرية الكم، فإن هذا المقياس الزمني يميز الظواهر المتعلقة بديناميكيات الإلكترونات. يدرس علم الأوتوثانية ويصمم مثل هذه العمليات بشكل رئيسي باستخدام أجهزة الليزر ذات النبضات القصيرة جدًا في هذا المجال الزمني. يتيح ذلك فهمًا أعمق للعمليات الفيزيائية المهمة، على سبيل المثال عمليات الأنفاق، أو التأخير في عمليات التأين الضوئي في الذرات، أو تقدم الشحنة في الجزيء، أو التيارات فائقة السرعة وارتباطات الإلكترونات في الشبكات. أما الهدف على المدى الطويل فهو التحكم بشكل محكم في حركة الإلكترونات في المادة بأنواعها.
يعد الليزر ذو النبضات القصيرة جدًا من أهم وسائل البحث في فيزياء الأتوثانية وترتبط الاختراقات في تقنيات مثل هذا الليزر ارتباطًا وثيقًا بالاكتشافات المهمة في هذا المجال. تتحسن القدرة على تقصير النبضات الزمنية (طول النبضات) لليزر بمرور الوقت. مدة زمنية بيكو ثانية (10-12 ثانية) بعد وقت قصير من اختراع الليزر، إلى الفيمتو ثانية (10-15 الثواني) ومؤخرًا أيضًا الثواني التلقائية؛ أين تتصدر الأبحاث في هذا المجال اليوم. لقد أصبح الانتقال من نبضات الفيمتو ثانية إلى نبضات الأتو ثانية ممكنا بمساعدة ظاهرة تعرف باسم "خلق التوافقيات العالية"، وهي طفرة علمية وتكنولوجية. فهم العمليات المرتبطة بإنشاء نبضات قصيرة للغاية بمدة أتوثانية، واستخدامها لتتبع وأخذ عينات من التكوينات المختلفة للإلكترونات في الذرات والجزيئات والمواد الصلبة، مع رؤى وتطبيقات مهمة في العديد من مجالات العلوم والتكنولوجيا، هي أساس العمل الرائد للفائز بجائزة وولف والفائزين لعام 2022.
تتمتع فيزياء الأتوثانية بالعديد من التطبيقات الحالية وإمكانات كبيرة للمستقبل. على سبيل المثال، القدرة على التحكم في حركة الإلكترونات
على المستوى الذري، يمكن للجزيء أن يتحلل أو يشكل روابط جديدة تغير خصائصه. وهذا يجعل من الممكن تغيير وظيفة الجزيئات المختلفة، بما في ذلك الجزيئات البيولوجية المهمة، وهذا لديه القدرة على المساعدة في مكافحة الأمراض. ومن المرجح أيضًا أن تؤدي القدرة على التحكم في حركة الإلكترونات على نطاقات زمنية أصغر وأصغر إلى تطورات مبتكرة في مجال الأجهزة الإلكترونية، على سبيل المثال، تطوير الرقائق وأجهزة الكمبيوتر المتقدمة.
آن لولييه
جامعة لوند
ولدت لولييه في باريس وتعمل اليوم كأستاذة للفيزياء الذرية في جامعة لوند في السويد، حيث تقود أبحاثها الرائدة. تتعامل لولييه في مجال نبضات الليزر السريعة ويركز عملها على التفاعل بين نبضات الضوء القصيرة والمكثفة والذرات. ووفقا لها، فإن أحد مصادر إلهامها خلال طفولتها كان "أبولو 11"، أول مهمة فضائية لهبوط رجل على سطح القمر، في عام 1969. كما تأثرت كثيرًا بجدها الذي كان أستاذًا للهندسة الكهربائية وعمل في مجال الاتصالات في مجال الراديو. هذه وغيرها جلبت لها حماسًا كبيرًا للعلوم والتكنولوجيا في سن مبكرة، مما جعلها فيما بعد عالمة بارزة ورائدة في مجال فيزياء الأتوثانية.
يحمل لولييه درجة البكالوريوس في الرياضيات ودرجة الماجستير المزدوجة في الفيزياء النظرية والرياضيات من جامعة بيير وماري كوري في باريس.
في وقت لاحق، غيرت اتجاهها إلى مجال الفيزياء التجريبية وحصلت على الدكتوراه في عام 1986، في جامعة بيير السادس. حصلت لولييه على درجة ما بعد الدكتوراه في عام 1986 من معهد تشالمرز للتكنولوجيا في جوتنبرج بالسويد، وحصلت على منصب دائم كباحثة في CEA (الهيئة الفرنسية للطاقات البديلة والطاقة الذرية). في عام 1987، شارك لهوليير في تجربة تمت فيها ملاحظة التوافقيات العالية لأول مرة باستخدام نظام ليزر البيكو ثانية. لقد انبهرت بالتجربة وقررت تكريس وقتها للعمل في هذا المجال البحثي. وفي عام 1988 تابعت دراستها لمرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس. انتقلت لاحقًا إلى جامعة لوند في السويد حيث أصبحت أستاذة متفرغة في عام 1997. وفي عام 2004، تم انتخاب هولير عضوًا في الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم.
كانت آن لهوليير من بين أول من أثبتوا تجريبيًا إنشاء توافقيات أعلى، وهي العملية التي تسبب نبضات الأتو ثانية، وساهمت بشكل كبير في تطوير التفسير النظري لهذه العملية. كما أجرت أيضًا عددًا من التجارب الحاسمة التي أدت إلى تحسين فهم العملية وكانت لاعبًا رئيسيًا في إنشاء مجال البحث في علوم الأوتوثانية.
بول بروس كوركهام
جامعة أوتاوا
كوركام، عالم فيزياء كندي، رائد ورائد في مجال التحليل الطيفي بالليزر فائق السرعة. عمله العلمي لمدة ثلاثة عقود
لقد كان مصدرًا للرؤى المهمة التي أدت إلى أحدث الإنجازات في هذا المجال. تشتهر مدينة كورك بمساهمتها الصادرة
الجدار في مجال خلق التوافقيات العالية وبناء نماذج بديهية ساهمت في تفسير الظواهر المعقدة للتحليل الطيفي للأاتوثانية.
غالبًا ما يشير كوركهام إلى أنه يدين بمسيرته المهنية لمدرس الفيزياء في المدرسة الثانوية، أنتوني كينت، الذي دفعه لإثبات أي شيء.
ووفقا له، هذا هو بالضبط ما يفترض أن يفعله فيزكاي ويريد أن يفعله. نشأ كوركم في سانت جون، نيو برونزويك، وهي مدينة ساحلية صغيرة تقع على الساحل الشرقي لكندا. وباعتباره ابنًا لصياد سمك وقبطان زورق قطر، فقد أمضى معظم وقته حول القوارب، ويبحر مع والده، ويتعلم ويصلح أنواعًا مختلفة من المحركات. بدأ حياته المهنية كعالم فيزياء نظرية وأكمل أطروحة الدكتوراه في الفيزياء النظرية في جامعة ليهاي في بنسلفانيا في عام 1973. عندما سئل خلال مقابلة للحصول على منصب ما بعد الدكتوراه في المجلس الوطني للبحوث في كندا (NRC "لماذا تعتقد أنه يمكنك أيضًا القيام بالفيزياء التجريبية؟" كان بإمكانه الإجابة بثقة بناءً على خبرته في طفولته: "إنها ليست مشكلة على الإطلاق. يمكنني تفكيك محرك السيارة بالكامل وإصلاحه وإعادة تجميعه لتشغيله." تم قبوله كباحث كامل وقام ببناء واحدة من أشهر المجموعات في العالم في مجال اللاتو ثانية في المجلس النرويجي للاجئين. اليوم، كورخام يعمل كرئيس للأبحاث في جامعة أوتاوا في كندا ويدير مختبر اللاتو ثانية المشترك التابع للمجلس النرويجي للاجئين وجامعة أوتاوا. كوركهام هو زميل الجمعيات الملكية في لندن وكندا وزميل أجنبي في الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم والأكاديمية النمساوية للعلوم، والأكاديمية الروسية للعلوم.
أسس بول كوركهام فهم إنشاء توافقيات عالية من خلال تطوير "نموذج الاصطدام المتكرر" شبه الكلاسيكي. في هذا النموذج، يمر الإلكترون عبر نفق تحت تأثير مجال ليزر قوي، ويتم تسريعه بواسطة المجال، وفي النهاية يتعرض للاصطدام مع الأيون مصحوبًا بانبعاث توافقيات عالية. إن طيف التوافقيات المنبعثة حساس للتغير الزمني للتركيب الذري أو الجزيئي. سمح له التحليل الطيفي التوافقي بإثبات إمكانية الحصول على صورة للمدار الجزيئي بمساعدة إجراء إعادة البناء المقطعي.
فرانز كراوس
معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية و Uni 'Ludwig Maximilian في ميونيخ
كراوس، عالم فيزياء مجري نمساوي، كان فريقه البحثي أول من قام بإنتاج وقياس عدد قليل من نبضات الأتوثانية من الضوء التي استخدمها
متابعة حركة الإلكترونات داخل الذرة.
حصل كراوس على درجة الماجستير في الهندسة الكهربائية عام 1985 من جامعة بودابست للتكنولوجيا. حصل على الدكتوراه في إلكترونيات الكم من جامعة فيينا للتكنولوجيا بمرتبة الشرف عام 1991، وما بعد الدكتوراه من نفس الجامعة عام 1993. وفي عام 1998، التحق بقسم الهندسة الكهربائية في نفس الجامعة وتمت ترقيته إلى رتبة مهندس. أستاذ كامل بعد عام. وفي عام 2003 تم تعيينه مديرًا لمعهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية في جارشينج بألمانيا. منذ عام 2004، شغل أيضًا منصب أستاذ الفيزياء ورئيس مجموعة الفيزياء التجريبية في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ.
كان كراوس مهتمًا دائمًا باستكشاف الأبعاد الأصغر فأصغر للمكان والزمان. مرة أخرى في أوائل التسعينيات، عندما كان يعمل على درجة الدكتوراه
وفي جامعة فيينا للتكنولوجيا، أعجب بفكرة القيام بذلك باستخدام نبضات قصيرة من الضوء من نبضات الليزر.
حديث تم إنشاء وقياس أول نبضات تلقائية ثانية بواسطة كراوس ومجموعته البحثية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. سمح له هذا العمل بإجراء ملاحظات في الوقت الفعلي لحركات الإلكترون داخل الذرات لأول مرة. اليوم نستخدم مثل هذه النبضات لفهم العمليات المجهرية المختلفة في الذرات والجزيئات بشكل أفضل، وكذلك لتغييرها.
يتضمن العمل البحثي الذي أجراه كراوس في معهد ماكس بلانك العديد من التطبيقات الجديدة والمثيرة. ويحاول مع مجموعته البحثية استخدام تقنية الفيمتو ثانية والأتوثانية لتحليل عينات الدم واكتشاف التغيرات الصغيرة في تركيبها. الغرض من البحث هو التحقق مما إذا كانت هذه التغييرات يمكن أن تسمح بالتشخيص الدقيق للأمراض الموجودة بالفعل في مراحلها المبكرة.
أظهر فرانز كراوس أن فترات النغمات التوافقية تقع في نطاق الثواني التلقائية. ساهم في بناء ليزر بنبضات متعددة الدورات ودرس الاعتماد الزمني للعديد من العمليات الفيزيائية في الذرات والجزيئات. أدرك كراوس جدوى التجارب المتعلقة بتحليل الوقت في مجال الثانية التلقائية. مما يسمح بمتابعة عملية التأين الضوئي في الوقت الحقيقي وإثبات تجريبيًا ما يعرف بـ "تأخير ويجر" في عملية انبعاث الإلكترون من الذرات والجزيئات نتيجة التفاعل مع الفوتونات.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
