На обложке изображена Донна Стрикленд (1959 г.), канадский физик, работающая в области лазерной
физики и нелинейной оптики, лауреат Нобелевской премии по физике 2018
года.
Донна Стрикленд родом из
Гуэлфе, Канада. Она является доцентом университета Ватерлоо в Онтарио.
Будущий ученый получила степень бакалавра в области инженерной физики
в Университете Макмастера в городе Гамильтон, штат Огайо, а затем —
степень доктора наук по физике в Университете Рочестера, штат Нью-Йорк.
Стрикленд специализируется на взаимодействии высокоинтенсивных лазеров с материей,
нелинейной оптике и системах с короткоимпульсным интенсивным лазерным
излучением.
В 2018 году впервые за 55
лет Нобелевскую премию по физике получила женщина. Донна Стрикленд стала третьей
за всю историю существования Нобелевской премии женщиной-лауреатом в области
физики наравне с такими великими женщинами, как Мария Кюри и Мария
Гепперт-Майер. Свою награду Стрикленд разделила с Артуром Эшкином (за
оптические пинцеты и их применение в биологических системах) и Жераром
Муру.
Еще в 1985 году вместе со
своим научным руководителем Жераром Муру она предложила новую технику получения
сверхмощных лазерных импульсов — «усиление чипированных импульсов»
(Chirped pulse amplification, CPA). Проблема получения сверхкоротких лазерных
импульсов высокой интенсивности заключается в разрушении под их
воздействием материала лазера. Новая технология Муру и Стрикленд решила
её. Идея CPA была простой и изящной, хотя и сложно реализуемой технически:
вместо непосредственного усиления светового импульса до большой интенсивности
его сначала растягивают во времени, уменьшая пиковую мощность. После этого
импульс можно спокойно усилить без повреждения материала. Затем импульс
сжимается во времени и становится короче. Это означает, что вся энергия
импульса «упаковывается» в малый интервал времени и интенсивность
импульса резко возрастает. «Чипированность» представляет собой особую модуляцию
(преобразование) сигнала, приводящую к изменению его частоты со временем.
Она необходима для реализации механизма преобразований. Технология CPA быстро
стала стандартной для последующих высокоинтенсивных лазеров.
Открытие Муру и Стрикленд
дало возможность изучать сверхбыстрые явления, протекающие в атомах, молекулах,
твердых телах и биологических объектах, которые ранее казались
мгновенными. Именно благодаря этому открытию в последние годы возникла
такая новая область исследований, как аттосекундная физика. Лазерные импульсы
короче ста аттосекунд показывают драматический мир электронов, служащих «рабочими
лошадками» химии. Теперь их стало возможно не только наблюдать, но и контролировать.
С помощью аттосекундной камеры можно зафиксировать даже движение
электронов вокруг атомного ядра.
С другой стороны, высокая
интенсивность излучения делает лазер великолепным инструментом для изменения
свойств вещества. Так, электрические изоляторы могут быть преобразованы
в проводники, а ультраострые лазерные лучи позволяют очень точно
разрезать или просверлить различные материалы, даже живые ткани. Каждый год
в мире проводятся миллионы корректирующих глазных операций, использующих
самый острый лазерный «скальпель». Это открытие нашло применение в медицине
при выполнении операций с использованием лазера для борьбы с раком.
Как говорят сами лауреаты,
идея метода пришла к ним из научно-популярной статьи, в которой
описывался радар. Однако перенос этой идеи с радиоволн на значительно
более короткие световые волны был трудным как в теории, так и на
практике. Их основополагающая статья была опубликована в 1985 году и стала
не только первой научной публикацией Донны Стрикленд, но и основой её
докторской диссертации.
В своем интервью Донна
Стрикленд рассказала, что когда ей позвонили из Королевской академии наук
и сообщили прекрасную новость, она не могла поверить, что это не шутка. Она
призналась, что и не подозревала, как мало женщин за всю историю Нобелевской
премии были ее лауреатами, отметив, что это огромная честь — быть одной из
трех женщин, внесших вклад в развитие физики.
