Physik am Freitag: Die Nobelpreise der Physik 2018

Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr zur Hälfte an Arthur Ashkin und zur anderen Hälfte an Gerard Mourou und Donna Strickland, erst die dritte Frau in der Geschichte der Physik-Nobelpreise. Alle drei Wissenschaftler werden für ihre Forschung mit Lasern gewürdigt, fast 60 Jahre nach dem ersten Laser.

Arthur Ashkin ist es gelungen, mit einem Laser kleinste Teilchen (von großen Molekülen bis zu lebenden Zellen) zu greifen und zu transportieren wie mit einer Pinzette. Das Prinzip dahinter erinnert an einen Tischtennisball, den man auf dem Wasserstrahl "tanzen" lässt und mit dem Strahl verschiebt.

Donna Strickland und Gerard Mourou werden für wesentliche Entwicklungen auf dem Gebiet ultrakurzer Laserstrahlen geehrt. Ähnlich wie bei der Heisenberg'schen Unschärfe-Relation besitzen Laserpulse immer ein Wellenlängenspektrum, das um so breiter ist, je kürzer der Puls ist (bei sehr kurzen Pulsen kann das einen Wellenlängenbereich umfassen der – vergleichbar – von rot bis grün reicht). Aufgrund der Dispersion ist jedoch in allen Medien (Luft, Glas…) die Lichtgeschwindigkeit leicht unterschiedlich (vgl. die Aufspaltung im Prisma), so dass die kurzen Pulse auseinanderlaufen: der "rote" Anteil ist schneller als der "grüne" Anteil. Gerard Mourou und seine damalige Doktorandin Donna Strickland haben einen Weg gefunden, dieses "Zerlaufen" wieder umzukehren und die Pulse wieder so kurz wie möglich zu machen. Das eröffnet viele Möglichkeiten für den Einsatz "ultrakurzer" Pulse, von der Messung von schnellen bio-chemischen Vorgängen (z.B. bei der Photosynthese) bis zur "exakten" Chirurgie, z.B. beim "Augenlasern".

Der Vortrag stellt die Nobelpreisträger und ihre Arbeiten vor.