Nobel per la Fisica ad Arthur Ashkin, Gérard Mourou e Donna Strickland


Il Nobel per la Fisica 2018 è stato assegnato per metà ad Arthur Ashkin e per l’altra metà a Gérard Mourou e Donna Strickland per le fondamentali ricerche e innovazioni nel campo dell’ottica laser.

 

Il loro lavoro ha permesso di sviluppare avanzati strumenti di precisione per manipolare oggetti estremamente piccoli, e impulsi laser ad altissima intensità da utilizzare, per esempio, nelle operazioni chirurgiche. Arthur Ashkin è affiliato ai Bell Laboratories di Holmdel, negli USA; Mourou lavora all’École Polytechnique di Palaiseau, in Francia e all’Università del Michigan, USA; Donna Strickland è attiva all’Università di Waterloo, in Canada.

 

Ashkin ha inventato pinze ottiche in grado di afferrare e spostare virus, batteri e cellule viventi senza danneggiarli, creando nuove opportunità per studiare le particelle invisibili alla base della vita. Mourou e Strickland hanno sviluppato una tecnica chiamata CPA (Chirped pulse amplification) che si basa sugli impulsi laser più corti, compressi e intensi mai creati, e che è oggi la base per i dispositivi laser ad alta intensità impiegati in medicina e in ambito industriale.

 

Donna Strickland è la terza donna premiata con il Nobel per la Fisica in tutta la storia del premio. Prima di lei ci sono state soltanto Marie Curie, nel 1903, e Maria Goeppert-Mayer, nel 1963. La scienziata, raggiunta telefonicamente dal comitato dei Nobel, è parsa commossa e onorata per l’assegnazione, ma anche stupita di un numero così esiguo di donne premiate.

 

Costrette a muoversi. Arthur Ashkin, ispirato dal raggio traente di Star Trek e dall’invenzione del primo laser, nel 1960, realizzò che un laser sarebbe stato uno strumento perfetto per provare a muovere minuscole particelle senza toccarle. Dapprima realizzò che micro sfere trasparenti sono messe in movimento quando illuminate da raggi laser, e che a spingerle è la pressione stessa del raggio. Inaspettato, è il gradiente di questa pressione, che è più intensa al centro e decresce alle estremità del raggio: le particelle sono quindi spinte al centro del fascio di luce.

 

Se si punta il raggio laser verso l’alto, le particelle levitano, perché la pressione radiante contrasta la forza di gravità. Aggiungendo una lente per focalizzare la luce laser si guidano le particelle verso il punto con la maggiore intensità luminosa. Si creano così trappole di luce: in altre parole, pinze ottiche che possono essere usate per studiare, spingere o tagliare proteine, motori molecolari, DNA e altri minuscoli mattoni dei processi biologici.

 


Nobel per la Fisica 2018, Arthur Ashkin, Gérard Mourou e Donna Strickland

La tecnica CPA permette di ricavare impulsi laser che non danneggino i tessuti con onde d’urto, ma colpiscano il bersaglio in modo preciso. | Nobel Assembly

dritto all’obiettivo.

La tecnica di Mourou e Strickland, la CPA, consiste invece nel prendere un raggio laser, dilatarlo nel tempo, amplificarlo e poi comprimerlo di nuovo per far sì che incorpori più luce in una piccola porzione di spazio, e che l’intensità di quell’impulso cresca esponenzialmente.

 

I laser ultra precisi così creati rendono possibile tagliare o eseguire fori persino nei tessuti viventi. Milioni di operazioni chirurgiche agli occhi sono eseguite ogni anno grazie a questa tecnica.

 

La CPA può inoltre essere sfruttata per realizzare stent chirurgici che rafforzino o allarghino i vasi sanguigni, per migliorare i sistemi di archiviazione dei dati o realizzare sistemi velocissimi di cattura delle immagini. Le innumerevoli aree di applicazioni di entrambe le scoperte non sono ancora state esplorate del tutto. Ma, nello spirito di Alfred Nobel, si tratta di ricerche a beneficio dell’umanità.

 


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