Nobel per la Fisica 2023 ad Agostini, Krausz e L’Huillier per studi sugli impulsi di luce

Il Premio Nobel per la Fisica 2023 è stato assegnato agli scienziati Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L'Huillier per la creazione di impulsi di luce brevissimi che hanno permesso di rivoluzionare lo studio degli elettroni. A conferire il prestigioso riconoscimento l'Accademia Reale Svedese delle Scienze, responsabile dei premi per la Fisica e la Chimica. Il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina, il primo della serie, viene invece assegnato da un comitato ad hoc della “The Nobel Assembly” del Karolinska Institute di Stoccolma, tra le più autorevoli organizzazioni di ricerca al mondo. A vincerlo quest'anno gli scienziati Katalin Karikó e Drew Weissman per i loro studi sulle basi nucleosidiche dell'RNA messaggero (mRNA), i pilastri che hanno permesso lo sviluppo a tempo record dei rivoluzionari vaccini anti Covid. Il premio Nobel per la Fisica 2022 era stato vinto da Alain Aspect, John F. Clauser e Anton Zeilinger per gli studi sull'entanglement quantistico con i fotoni, mentre quello del 2021 era andato all'italiano Giorgio Parisi per le scoperte sui sistemi complessi e a Syukuro Manabe e Klaus Hasselmann per gli studi su modelli predittivi del cambiamento climatico.

L'annuncio del Premio Nobel per la Fisica 2023 è stato dato in diretta streaming alle 11:50 di martedì 3 ottobre dal segretario generale Hans Ellegren, durante una conferenza stampa organizzata presso la sede dell'Accademia Reale Svedese delle Scienze a Stoccolma. Come indicato, Pierre Agostini dell'Università Statale dell'Ohio (Stati Uniti), Ferenc Krausz del Max Planck Institute of Quantum Optics (Germania) e Anne L'Huillier della Lund University (Svezia) sono stati premiati per aver creato impulsi di luce estremamente brevi – della durata di attosecondi -, preziosissimi per “misurare i rapidi processi in cui gli elettroni si muovono o cambiano energia”, come specificato dalla Fondazione Nobel in un comunicato stampa. Grazie ad essi è possibile ottenere immagini dei complessi processi che avvengono nel cuore degli atomi e delle molecole, aumentando la nostra conoscenza del mondo che ci circonda e dell'Universo.

Gli elettroni, particelle con carica negativa che orbitano attorno al nucleo degli atomi, hanno cambiamenti che si verificano in tempi rapidissimi, proprio nell'ordine di decimi di attosecondo. Per questo per studiarli approfonditamente è necessaria una tecnologia particolarmente avanzata. Per rendersi conto della durata di un attosecondo, basti sapere che è talmente breve che in un solo secondo "ce ne sono tanti quanti sono stati i secondi dalla nascita dell’Universo", spiega la Fondazione Nobel. Considerando che l'espansione dell'Universo è iniziata circa 14 miliardi di anni fa, si tratta di un numero immenso.

Per mettere a punto la tecnologia in grado di studiare gli elettroni – le particelle più leggere della materia ordinaria – con un'efficacia senza precedenti è stato fondamentale il contributo di tutti e tre i vincitori del Nobel per la Fisica 2023. Tutto ebbe inizio alla fine degli anni '80, quando la fisica francese Anne L'Huillier scoprì che, facendo attraversare un gas nobile (come il Neon o l'Argon) da una luce laser, si generavano diverse “sfumature” di luce, dovute all'interazione tra il laser e gli atomi del gas. In parole semplici, il laser aumenta l'energia degli elettroni che viene liberata come luce. Continuando a esplorare i risultati dei suoi esperimenti la professoressa ha gettato le basi per giungere alle attuali, sofisticate tecnologie, che permettono di esplorare il mondo subatomico.

Una quindicina di anni più tardi dalle sue ricerche il professor Pierre Agostini, suo connazionale, riuscì a produrre impulsi luminosi nell'ultravioletto estremo della durata di appena 250 attosecondi, che equivalgono a un quarto di miliardesimo di secondo. L'esperimento condotto con i colleghi dell'Università di Parigi Sud stabilì un nuovo record mondiale. Il risultato fu ottenuto grazie a una tecnica chiamata "generazione di armoniche di ordine elevato" o HHG, nella quale si fa attraversare un impulso laser in un gas nobile, proprio come nell'esperimento di L'Huillier. Grazie a questi impulsi ultracorti sono state aperte le porte agli studi su complessi fenomeni atomici e molecolari.

L'ultimo tassello è stato piazzato dal professor Ferenc Krausz, che attraverso un esperimento differente – sebbene sempre basato sulla generazione di armoniche di ordine elevato – è stato in grado di isolare un singolo impulso luminoso della durata di 650 attosecondi. Grazie alle ricerche dei tre vincitori "ora possiamo aprire la porta al mondo degli elettroni", ha dichiarato la dottoressa Eva Olsson, presidente del Comitato per il Nobel per la Fisica. "La fisica degli attosecondi ci offre l’opportunità di comprendere i meccanismi governati dagli elettroni. Il prossimo passo sarà utilizzarli", ha concluso l'esperta.