2023 yılının Nobel Fizik Ödülü; Pierre Agostini, Ferenc Krausz ve Anne L’Huillier’den oluşan üç kişilik bir araştırma grubuna gitti. Araştırmacılar molekülleri, attosaniye denilen oldukça kısa ışık flaşları ile aydınlattılar. Böylece elektronların hareketlerini ve enerjilerini inceleyebileceklerini, moleküllerin fiziksel ve kimyasal olaylardaki süreçlerinin anlayabileceklerini belirtilmişlerdir. Uzmanlar, lazer kullanarak yapılan çalışmaların bilim insanlarına elektronları gözlemleme ve hatta manipüle etme olanağı verdiğini, bunun da elektronik ve kimya gibi alanlarda çığır açabileceğini belirtiyor.

Aslında siz bunları okurken milyarlarca attosaniye geçti. Peki araştırmacıların Nobel ödülü kazanmasını sağlayan attosaniye nedir?

Attosaniye Nedir ve Neden Önemlidir?

Attosaniye; 1 saniyenin 1×10⁻¹⁸ idir. Yani, saniyenin 0,000000000000000001'i milyarda birinin milyarda biridir. İsviçre'nin ETH Zürih üniversitesinde araştırmacı olan Hans Jakob Woerner attosaniyelerin ‘doğrudan ölçebildiğimiz en kısa zaman ölçekleri’ olduğunu belirtiyor. Bu süre o kadar kısadır ki, evrenin sahip olduğu yaş kadar attosaniye ancak 1 saniye etmektedir. Peki bu kadar kısa olan zaman dilimi neden bu kadar önemlidir?

Bu zaman ölçeğinde çalışabilmek önemlidir çünkü bunlar, bir atomun önemli parçaları olan elektronların çalıştığı hızlardır. Bilim insanları, atom çekirdeklerinin hareketini araştırabilmek için çok kısa zaman dilimleri kullanırlar. Örneğin elektronların bir hidrojen atomunun çekirdeğinin etrafında dönmesi 150 attosaniye sürer. Bu, attosaniye çalışmasının bilim adamlarına daha önce erişilemeyen temel bir sürece erişim sağladığı anlamına geliyor. Woerner, tüm elektroniklerin elektronların hareketi aracılığıyla gerçekleştiğini ve mevcut "hız sınırının" nanosaniye olduğunu söyledi. Mikroişlemciler attosaniyelere geçirilirse "bilgiyi milyar kat daha hızlı işlemek" mümkün olabileceğini ekledi.

Bunlardan bir tanesi femtosaniyedir. 1000 attosaniye 1 femtosaniyedir, yani femtosaniye 1×10⁻15 saniyedir. Fakat bilim insanlarının attosaniyeyi bulmalarıyla birlikte, femtosaniyeden daha da kısa bir zaman dilimini bulmuş oldular. Attosaniyenin bulunması, bilim dünyası için oldukça önemli bir gelişmedir. Çünkü femtosaniye elektron ölçeğinde hareketi inceleyebilmemiz için yeterli değildir. Elektronlar hızlı hareket ederler, bu nedenle 1 femtosaniyede yaptığı hareketlerinin analizini yapılamaz.

Elektronun Hareketini Analiz Etmek Neden Önemlidir?

Fizik ve kimyada gördüğümüz, atom ve moleküllerin elektronlarının hareketi ve düzenlenmesi aslında her şeyin temelini oluşturur. Eğer elektronların hareketi anlaşılabilirse gelecek yıllarda farklı alan ve teknolojilerde kullanmak bize farklı dünyaların kapılarını açar. Bu nedenle bilim insanları bu zamana kadar elektronların hareketini araştırmak ve inceleyebilmek için oldukça fazla emek gösterdiler. Fakat elektronlar, fiziksel ve kimyasal olaylarda çok hızlı hareket ederler. Bu nedenle araştırma yapılması güçtür. Bilim insanları elektron araştırmalarında, maddelerin ışığı nasıl emdiğini anlamak için spektroskopiyi kullanırlar. Fakat elektronların hareket düzeninin anlayabilmek için, daha kısa sürede ışık ile aydınlatmaya ihtiyaç duyarlar.