.

Το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για το 2023 απονεμήθηκε στους
Pierre Agostini, Ferenc Krausz και Anne L’Huillier. Τα πειράματά τους μας
έδωσαν νέα εργαλεία για να εξερευνήσουμε τον κόσμο των ηλεκτρονίων στο
εσωτερικό των ατόμων και των μορίων, χρησιμοποιώντας εξαιρετικά σύντομους
παλμούς φωτός που μετριούνται σε αττοδευτερόλεπτα.

.

Ένα αττοδευτερόλεπτο (attosecond = 10^-18 sec) είναι μια
απίστευτα σύντομη μονάδα χρόνου – τόσο σύντομη που υπάρχουν τόσα
αττοδευτερόλεπτα σε ένα δευτερόλεπτο όσα ήταν τα δευτερόλεπτα από τότε που
γεννήθηκε το σύμπαν! Αυτή η μικροσκοπική μονάδα χρόνου είναι κρίσιμη για τη
μελέτη των ταχέων διαδικασιών κατά τις οποίες τα ηλεκτρόνια κινούνται ή
αλλάζουν ενεργειακή στάθμη.

.

Η εργασία της Anne L’Huillier (1987) έθεσε τα θεμέλια για
αυτόν τον τομέα. Ανακάλυψε ότι όταν ένα υπέρυθρο laser μεταδίδεται μέσω ενός
ευγενούς αερίου, παράγει διάφορες αρμονικές φωτός.

.

Ο Pierre Agostini προχώρησε ένα βήμα παραπέρα το 2001,
παράγοντας μια σειρά από διαδοχικούς παλμούς φωτός, καθένας από τους οποίους
διαρκούσε μόλις 250 αττοδευτερόλεπτα. Περίπου την ίδια εποχή, ο Ferenc Krausz
απομόνωσε έναν μοναδικό παλμό φωτός που διήρκεσε 650 αττοδευτερόλεπτα.

.

Αυτοί οι εξαιρετικά σύντομοι παλμοί φωτός επιτρέπουν στους
επιστήμονες να καταγράφουν εικόνες από διεργασίες στο εσωτερικό ατόμων και
μορίων που ήταν προηγουμένως αδύνατο να παρατηρηθούν. Φανταστείτε να μπορείτε
να δείτε πώς κινούνται τα ηλεκτρόνια μέσα σε ένα άτομο, σχεδόν σαν να
καταγράφετε ένα βίντεο υψηλής ταχύτητας του υποατομικού κόσμου.

.

Οι πιθανές εφαρμογές είναι τεράστιες. Στην ηλεκτρονική, η
κατανόηση της συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων στα υλικά θα μπορούσε να οδηγήσει σε
πιο αποδοτικές συσκευές. Στην ιατρική διάγνωση, οι παλμοί των αττοδευτερολέπτων
θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ταυτοποίηση διαφορετικών μορίων,
ανοίγοντας πόρτες σε νέες διαγνωστικές τεχνικές.

.

Η Eva Olsson, πρόεδρος της Επιτροπής Νόμπελ Φυσικής, δήλωσε:
“Μπορούμε τώρα να ανοίξουμε την πόρτα στον κόσμο των ηλεκτρονίων. Η Φυσική
αττοδευτερολέπτων μας δίνει την ευκαιρία να κατανοήσουμε μηχανισμούς που
διέπονται από ηλεκτρόνια. Το επόμενο βήμα θα είναι η αξιοποίησή τους”.

Σήμερα θα εξετάσουμε το συναρπαστικό κόσμο των μαγνητικών μονόπολων. Πρόκειται για υποθετικά σωματίδια με έναν μόνο μαγνητικό πόλο, είτε βόρειο, είτε νότιο. Αν και η ύπαρξη τους δεν απαγορεύεται από κάποιο νόμο της Φυσικής, κανείς δεν έχει βρει ακόμη ένα “παγκόσμιο” μαγνητικό μονόπολο. Ωστόσο, ορισμένες πρόσφατες εξελίξεις προσθέτουν μια συναρπαστική τροπή σε αυτή την επιστημονική αναζήτηση.

.

Η έννοια των μαγνητικών μονόπολων υπάρχει από τις αρχές του 20ού αιώνα, με πρωτεργάτη το Φυσικό Paul Dirac. Η ύπαρξη έστω και ενός μονόπολου θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί το ηλεκτρικό φορτίο εμφανίζεται σε διακριτές ποσότητες. Στην ουσία, η εύρεση ενός μαγνητικού μονόπολου θα ήταν σαν να βρισκόταν ένα κομμάτι που λείπει από το παζλ της θεμελιώδους Φυσικής.

.

Οι επιστήμονες έχουν αναζητήσει αυτές τις ασύλληπτες οντότητες με διάφορους τρόπους, από επιταχυντές σωματιδίων έως ανιχνευτές κοσμικών ακτινών. Παρά την εκτεταμένη αναζήτηση, το παγκόσμιο μαγνητικό μονόπολο παρέμεινε ένα θεωρητικό κατασκεύασμα, που δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ μέχρι σήμερα.

.

Πρόσφατες δημοσιεύσεις από το Κέντρο Νανοτεχνολογίας του Λονδίνου και άλλα ιδρύματα αναφέρουν ευρήματα που «ξεσηκώνουν» την επιστημονική κοινότητα. Αν και δεν έχουν ακόμη αξιολογηθεί εκτενώς από ομότιμους, οι μελέτες αυτές υποδηλώνουν την ύπαρξη οντοτήτων που μοιάζουν με μαγνητικά μονόπολα μέσα σε ένα εξειδικευμένο υλικό που ονομάζεται “πάγος σπιν”. Δεν πρόκειται για τα καθολικά μονόπολα που αναζητούσαμε, αλλά παρουσιάζουν παρόμοιες ιδιότητες, μέσα στο συγκεκριμένο περιβάλλον. Πρόκειται για ένα πολλά υποσχόμενο στοιχείο που θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους για την έρευνα.

.

Η αναζήτηση μαγνητικών μονόπολων δεν είναι απλά μια «θεωρητική αναζήτηση». Η ανακάλυψη αυτών των σωματιδίων θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην κατανόηση του σύμπαντος και να οδηγήσει σε απίστευτες τεχνολογικές εξελίξεις αναφορικά με την αποθήκευση και τη μετάδοση ενέργειας.

.

Το αν οι πρόσφατες ανακαλύψεις θα αντέξουν τη δοκιμασία του χρόνου και του ελέγχου, μένει να το δούμε. Σίγουρα όμως, προσθέτουν ένα νέο, συναρπαστικό κεφάλαιο στην εξελισσόμενη έρευνα για τα μαγνητικά μονόπολα.