Entrevista amb la premi Nobel Anne L'Huillier, descobrint la seva visió del pols làser d'atosegon

El Premi Nobel de Física 2023 va ser atorgat a Anne L'Huillier i als seus dos col·legues Pierre Agostini i Ferenc Krausz, i recentment la Berthold Leibinger Stiftung va atorgar al físic nuclear el Premi Futur Berthold Leibinger. Premi Leibinger Futur. En una entrevista exclusiva, Anne L'Huillier, que acaba de ser guardonada amb el Premi Nobel de Física, ens parla de la investigació sobre els polsos làser d'atosegon.
P: Prof. L'Huillier, si estiguéssiu a una barbacoa i algú us preguntés què us dediqueu a la vida, què diríeu?
L＇Huillier: Normalment diria que treballo principalment en física làser i física atòmica. El nostre equip pot il·luminar amb polsos molt i molt curts de llum làser, fet que permet fotografiar alguns processos que es mouen molt ràpid, com els que impliquen el moviment d'electrons. Podeu pensar-ho com el que fa el flaix d'una càmera normal.
P: Quan dius "molt, molt curt" vols dir ......?
L＇Huillier: només polsos làser d'uns pocs attosegons.
P: Pots descriure breument un attosegon?
L＇Huillier: De fet, és molt difícil de descriure. Crec que podria ser més fàcil d'entendre una analogia: 1 attosegon és a 1 segon el que 1 segon és a l'edat total de l'univers (14 mil milions d'anys). Però no estic tan segur que aquesta descripció us ajudi realment a entendre l'atosegon.
P: Bé, pot ajudar una mica.
L＇Huillier: Sempre tindrem la sensació habitual que un attosegon no es pot percebre en termes de temps que la gent pot entendre. Afortunadament, però, podem verificar-ho amb l'ajuda de teories matemàtiques i científiques de l'abstracció, així com d'experiments, i d'això sabem que 1 attosegon=10-18 segons. A més, una pregunta més interessant que pensar en la durada d'un attosegon és per què volem una escala de temps tan petita.
P: Aleshores, per què necessitem polsos de longitud d'atosegons?
L＇Huillier: Com que certs processos a la natura són tan ràpids que només podem mesurar-los amb l'ajuda de polsos de llum d'atosegons, el més important dels quals és el moviment dels electrons. Com més ràpid sigui el flaix, és a dir, com més curt sigui el pols de llum, més a prop podem observar el procés. Avui dia, el meu grup de recerca encara se centra en fotografiar processos senzills dins i al voltant dels àtoms, perquè això és més fàcil d'aconseguir. Tanmateix, si podem avançar més en aquest àmbit, podrem observar el moviment dels electrons en sistemes més complexos, com ara les molècules. El moviment dels electrons provoca reaccions químiques. Algun dia podrem mesurar aquests moviments inicials.
P: I llavors què?
L＇Huillier: la mesura és el primer pas cap al control. Així, a la llarga, el nostre objectiu principal és poder controlar les reaccions químiques a nivell d'electrons.
P: Controlar-lo i utilitzar-lo per a què?
L'Huillier: Em costa predir on s'utilitzarà o què canviarà en el futur, però això és investigació bàsica.
L'equip de recerca de la professora Anne L'Huillier a Lund, Suècia, utilitza làsers de femtosegons per generar polsos de llum harmònica alta. A continuació, aquests polsos s'utilitzen per generar polsos làser d'atosegons per visualitzar processos atòmics
P: En un experiment l'any 1987, vas descobrir els alts harmònics que són un requisit previ per generar polsos d'atosegons.
L＇Huillier: Sí, va ser una coincidència encantadora. Això és el millor quan descobreixes alguna cosa que et sorprèn! Vol dir que alguna cosa està esperant que ho solucioni. El que realment volíem fer en aquell moment era bombardejar gasos nobles amb un làser potent i estudiar l'efecte de la fluorescència. Va resultar que la llum més intensa observada en el procés no era la fluorescència, sinó un alt harmònic de la freqüència làser, un descobriment que va canviar la meva carrera científica. Amb la generació d'harmònics alts, va ser possible generar polsos d'atosegons. Això és el que encara estic fent ara.
P: És possible formar almenys una imatge mental d'alta generació harmònica?
L＇Huillier: Sí! Tinc una millor comparació que l'atosegon i l'edat de l'univers. Si passeu un arc per les cordes d'un violí, obtindreu no només tons purs (freqüències de to pur), sinó també altres freqüències. En música, aquestes freqüències s'anomenen armònics i donen color al to; els armònics també s'anomenen harmònics. Una cosa semblant passa quan s'exposa un gas a un pols làser de femtosegon en determinades condicions, que crea noves freqüències làser amb longituds d'ona més curtes. Es podria dir que els harmònics més alts són els matisos de la física làser.
P: Què pot fer un pols de llum d'alt harmònic?
L＇Huillier: podeu utilitzar-los per generar polsos d'atosegons, però també són útils per si mateixos. Actualment estem treballant amb un fabricant d'equips de litografia i metrologia per a la indústria dels semiconductors per utilitzar alts harmònics per inspeccionar microestructures de semiconductors. Aquest és un projecte molt tangible per a algú com jo que fa recerca bàsica. Estic sorprès i content que la nostra feina sigui útil per a la societat.
La professora Anne L＇Huillier va ajudar a establir la física dels làsers d'atosegon. Aquesta obra podria il·luminar aviat el món de l'electrònica.
P: La teva investigació també ha contribuït al desenvolupament de la tecnologia làser?
L＇Huillier: Sens dubte, el nostre treball en física d'atosegons ha continuat inspirant els fabricants de làser a desenvolupar nous i millors làsers de pols ultracurt durant les últimes dècades. Per descomptat, també ens beneficiem de millors fonts de feix. Com millor sigui la font de làser inicial, millor els harmònics més alts podran produir polsos d'atosegons. Per a nosaltres, això comporta nous avenços tecnològics, com ara nous mètodes de diagnòstic i mesura en el camp de la tecnologia làser USP, és a dir, ens seguim inspirant els uns als altres. Però més enllà d'aquests agradables efectes secundaris, hi ha alguna cosa més en el meu treball que és molt important per a mi.
P: Què més és molt important per a vostè?
L＇Huillier: Sóc investigador, però també sóc professor. Això vol dir que puc ensenyar a un munt de joves brillants i veure'ls créixer i enriquir la seva experiència, que crec que és la meva millor contribució.
Perfil d'Anne L'Huillier
Anne L'Huillier, nascuda a París el 1958, és una física francesa i actualment professora de Física Atòmica a la Universitat de Lund. Va ser una de les figures clau en l'establiment del camp de recerca de la física de l'atosegon i ha rebut nombrosos premis. A principis d'aquest any, va rebre el Premi Futur Berthold Leibinger pels seus èxits de recerca, i només uns dies després va rebre el Premi Nobel de Física 2023 juntament amb Pierre Agostini i Ferenc Krausz.