قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم منح جائزة نوبل في الفيزياء عام 2018، نصفها لآرثر آشكن Arthur Ashkin والنصف الآخر لكل من جيرار مورو Gérard Mourou ودونا ستريكلاند Donna Strickland وذلك عن “الإختراعات الرائدة في مجال فيزياء الليزر”.

عمل آرثر آشكن في مختبرات بيل Bell في هولمديل Holmdel, الولايات المتحدة على الملاقط البصرية وتطبيقها على النظم البايولوجية.

بينما عمل الفيزيائي الفرنسي جيرار مورو في جامعة ميشيغان, الولايات المتحدة الأمريكية مع البروفيسورة دونا ستريكلاند في جامعة واترلو، كندا على توليد نبضات بصرية قصيرة جدًا وذات كثافة عالية.

الأدوات المصنوعة من الضوء

لقد أحدثت الإختراعات الحاصلة على جائزة نوبل لهذا العام ثورة في فيزياء الليزر، من خلال تقنيات الضوء الجديدة, يتم الآن مشاهدة أشياء صغيرة للغاية وعمليات سريعة بشكل لا يصدق, وأدوات دقيقة ومتطورة تفتح مجالات غير مستكشفة للأبحاث والعديد من التطبيقات الصناعية والطبية.

اخترع آرثر آشكن ملاقط بصرية Optical Tweezers تلتقط الجزيئات والذرات والفيروسات والخلايا الحية الأخرى بأصابع شعاع الليزر.

سمحت هذه الأداة الجديدة لـ آشكن بتحقيق حلم قديم في الخيال العلمي يتمثل باستخدام الضغط الإشعاعي الناتج عن الضوء لنقل الأشياء المادية.

نجح آشكن في استخدام ضوء الليزر لدفع الجسيمات الصغيرة نحو مركز شعاع الليزر والاحتفاظ بها هناك, بعد ذلك تم إختراع الملاقط البصرية.

وحصل التقدم المفاجئ في عام 1987 عندما استخدم آشكن ملاقط لمسك البكتريا الحية بدون إلحاق أي ضرر بها.

بدأ بعدها مباشرة بدراسة النظم البيولوجية والملاقط البصرية التي تستخدم الآن على نطاق واسع لفحص ودراسة آليات الحياة.

في الجانب الآخر, مهد جيرار مورو ودونا ستريكلاند الطريق للحصول على أقصر وأقوى نبضات ليزر تم إنشاؤها على الإطلاق من قبل البشرية, وتم نشر مقالهم الثوري في عام 1985 وكان أساس أطروحة الدكتوراه لستريكلاند, حيث نجحوا في توليد نبضات ليزر فائقة الكثافة من دون تدمير المادة المضخمة باستخدام نهج بارع.

في البداية قاموا بتمديد نبضات الليزر في الوقت المناسب لتقليل قوتها ثم تضخيمها وأخيرًا ضغطها.

إذا تم ضغط النبضة في الوقت المناسب وأصبحت أقصر, فسيتم حشد المزيد من الضوء في نفس المساحة الصغيرة وبالتالي تزداد شدة النبض بشكل كبير.

إن تقنية جيرار مورو ودونا ستريكلاند التي تم اختراعها حديثًا والتي يطلق عليها تضخيم النبضة المُزقزقة Chirped Pulse Amplification (CPA) سرعان ما أصبحت نموذجًا قياسيًا لليزرات اللاحقة عالية الكثافة.

وتشمل استخدامات هذه التقنية الملايين من العمليات الجراحية التصحيحية للعيون التي تجري كل عام باستخدام أشعة الليزر الحادة.

والجدير بالذكر أنه لم يتم استكشاف مجالات التطبيقات الأخرى التي لا حصر لها حتى الآن بشكل كامل.

  • إعداد: سرمد يحيى
  • تدقيق: م. قيس شعبية
  • تحرير: تسنيم المنجّد
  • المصدر