Nobelova cena odměnou za poznání světla

Nobelovu cenu za fyziku si letos v prosinci ze Stockholmu odnesou tři vědci za objevy v oblasti optiky: Američané Roy J. Glauber (80), John L. Hall (71) a Němec Theodor W. Hänsch (63).

Prvního z jmenovaných vybrala Švédská královská akademie za rozvoj kvantové teorie optické koherence, zbylé dva za přínos rozvoji laserové spektroskopie. Výsledky oznámili porotci počátkem října.

Světlo dvakrát jinak

Nejstarší z oceněných, R. J. Glauber, pracuje na Harvardově univerzitě ve Spojených státech. V roce 1944 byl při konstrukci atomové bomby v laboratořích Los Alamos v rámci projektu Manhattan. O pět let později získal na Harvardu doktorát z fyziky.

Akademie ocenila Glauberův teoretický příspěvek, v němž vysvětluje chování světla: za jakých podmínek se může chovat jako vlna i jako částice. Podle klasické teorie skotského fyzika Jamese Clerka Maxwella z 50. let devatenáctého století má světlo vlnovou povahu. Z jeho zákonů o elektromagnetickém záření vychází několik moderních technologií. Na jejím základě rovněž fungují mobilní telefony, rozhlas a televize.

V několika posledních desetiletích se světlo zkoumá i z hlediska kvantové teorie, tj. teorie, že existuje v jakýchsi nejmenších částečkách, v tomto případě fotonech.

Tématem vidění světla tzv. dvakrát jinak se Američan zabývá již déle než 40 let. Právě Glauberovy práce z roku 1963 vysvětlily, jak se světlo jednou může chovat jako částice, podruhé jako vlna. Byly vlastně základem kvantové optiky.

Fyzik v nich ukázal, jak kvantovou teorii formulovat, aby přesvědčivě popisovala proces detekce několika fotonů v malých svazcích světla. Využil k tomu tzv. teorii kvantové elektrodynamiky, oceněnou v roce 1965 též Nobelovou cenou. Ta objasňovala rozdíly mezi světlem z přirozených zdrojů a tzv. koherentním světlem, vydávaným např. lasery.

Ocenění za praxi

Další oceněný Američan, J. L. Hall, pracuje v Národním institutu pro standardy a technologie v Boulderu a přednáší na univerzitě v Coloradu. Objektem jeho zájmu je jaderná a molekulární fyzika. Rovněž zkoumá skenovací techniky a měření s využitím laseru.

Jeho kolega T. W. Hänsch je ředitelem Ústavu Maxe Plancka v Garchingu (Německo). V nedalekém Mnichově navíc vyučuje fyziku na univerzitě, jako profesor hostuje i jinde ve světě, mj. ve Florencii a ve Stanfordu. Vzdělání získal v Německu, doktorát obhájil v roce 1969 na vysoké škole v Heidelbergu. Posléze přesídlil do USA, konkrétně na Stanfordovu univerzitu, kde prohloubil své znalosti ohledně laserů.

Oba zmiňovaní vědci si v prosinci tohoto roku ze Stockholmu odnesou Nobelovu cenu za fyziku v praxi. Zjednodušeně řečeno, prosadili se vyvinutou metodou nebývale přesného měření frekvencí a času. Zabývají se laserovou spektroskopií, jejíž zkoumání posunuli dál vyvinutím metody tzv. frekvenčního hřebene. Laicky řečeno, tímto hřebenem lze procházet atomy, tj. studovat hyperjemnou strukturu jejich elektronových obalů.

Ve srovnání s Glauberovou teorií se výzkumu nevěnovali mnoho let. Základy zkoumání položil Hänsch v roce 1999 a ukončil je v roce 2000 Hall. Týmy obou fyziků vzájemně spolupracují. Jejich objev je navíc i komerčně velmi dobře využitelný. Objevený postup umožňuje měřit s přesností na osmnáct desetinných míst. Uplatňuje se mimo jiné v kosmickém výzkumu a při konstrukci superpřesných hodin. Díky němu se např. značně zpřesní satelitní navigační systémy. Pomůže i kriminalistům při odhalování teroristů, ulehčí detekci molekul výbušnin na prstech či podrážkách bot podezřelých.

J. L. Hall a T. W. Hänsch systematicky využívají uvedenou metodu i při zkoumání antihmoty. Prověřují, zda příroda nemění vlastní konstanty.

Peníze a hrdinství

Největším mediálním „hrdinou„ se ze zmíněné trojice oceněných stal Němec Hänsch. Výsledek rozhodování poroty si vyslechl cestou na letiště. Směřoval právě do USA. Pospíchal. Novinářce telefonující jménem Nobelovy nadace stále opakoval, že na něj dole čeká řidič, jenž ho má odvézt na letiště. Německá média se v jeho nepřítomnosti předháněla, kdo jeho úspěch podá veřejnosti srozumitelněji a barvitěji. K úspěchu mu poblahopřál i tehdejší kancléř Gerhard Schröder. „Nemůžu štěstím mluvit. Dochází mi to velmi pomalu,„ řekl novinářům Hänsch, poté co se v Mnichově dozvěděl o životním úspěchu. „Laikům můj výzkum pomůže i v tom, aby si v kině užili třídimenzionální holografické filmy,„ pokračoval s úsměvem.

Překvapený byl i Hall. Ze Stockholmu mu telefonovali ve tři hodiny ráno. Na dotaz, jak vše oslaví, odpověděl: „Vezmu svoji báječnou ženu na oběd.„

Trojice fyziků si Nobelovu cenu odnese ze slavnostního vyhlášení 10. prosince. Akce se tradičně bude konat v Modrém sále stockholmské radnice. Vědci společně získají deset milionů švédských korun (asi 31 mil. Kč). Polovinu ze zmíněné částky dostane Glauber, druhou si mezi sebou rovným dílem rozdělí Hall a Hänsch. Všichni se již nechali slyšet, že peníze využijí při dalším výzkumu, část věnují i na granty pro nadějné studenty.

Lenka Hloušková

Prameny: http://nobelprizes.com, CNN, ABCnews, BBC