Første gang i 55 år: Kvinde vinder Nobelprisen i fysik
Opdagelsen af 'den optiske pincet' og meget kraftige, korte laserpulser vinder Nobelprisen i fysik.

Arthur Ashkin, Gérard Morou og Donna Strickland vinder nobelprisen i fysik 2018 for deres arbejde med laserfysik (Illustration: The Royal Swedish Academy of Sciences.)

Nobelprisen i fysik 2018 er netop blevet uddelt for 117. gang.

Flere nobelpriser på vej

Nobelprisen blev første gang uddelt i 1901 og med prisen følger 9 millioner svenske kroner.

Nobelprisen i Medicin blev uddelt i går, mandag 1. oktober, i dag uddeles nobelprisen i Fysik og der uddeles flere i de kommende dage: 

Kemi: Onsdag 3. oktober. 

Fredsprisen: Fredag 5. oktober. 

Økonomi: Mandag 8. oktober.

Læs mere på Nobelprize.org. 

Siden 1901 er prisen kun gået til kvinder to gange før, men denne gang er det anderledes.

Prisen går nemlig til Arthur Ashkin, Gérard Mourou og Donna Strickland for deres bidrag til udvikling af forskellige laser-værktøjer indenfor fysik.

Den ene halvdel af prisen deles af Donna Strickland, der er professor ved University of Waterloo i Canada og Gérard Morou, der er direktør for Laboratoire d'Optique Appliquee ved ENSTA i Frankrig.

De får begge prisen for deres bidrag til forskning i korte, intense laserpulser, som har åbnet for store muligheder inden for både industri og medicin.

Det er første gang, en kvinde er blandt vinderne siden 1963, hvor Maria Goeppert Mayer vandt for hendes model, der kunne forudsige egenskaberne i atomkerner.

Den anden halvdel af prisen tildeles i år Arthur Ashkin fra Columbia University i USA. Han får nobelprisen for sin opdagelse af den 'optiske pincet' - en teknik,  hvor laser gør det muligt at fastholde, dreje og undersøge biologisk materiale og processer.

Sidste år gik prisen til de tre amerikanske professorer Kip Thorne, Rainer Weiss og Barry Barish for opdagelsen af tyngdebølger.

Nobelprisen i Fysik 2018 går til forskere, der gjort store gennembrud indenfor laserteknik. (Illustration: Shutterstock.)

En pincet lavet af lys

Overskriften på årets nobelpris i fysik er laser-værktøjer, som på den ene eller anden måde har skabt store fremskridt indenfor forskningen og hverdagen.

Arthur Ashkins opfindelse af 'den optiske pincet' lyder næsten som science fiction.

Med teknikken har han gjort det muligt at fastholde selv levende ting, som for eksempel bakterier, proteiner eller DNA, ved hjælp af lys.

Det har skabt nye muligheder for at undersøge, hvordan liv fungerer.

Gérard Morou og Donna Strickland har med deres udvikling af korte, intense laserpulser også dannet grundlag for meget moderne forskning.

Med teknikken CPA - Chirped Pulse Amplification - har de fundet en måde at strække korte laserpulser, forstærke dem, og mase dem sammen igen, så de bliver utroligt intense.

Det har skabt grundlaget for de korteste, mest intense laserpulser, vi har i dag.

Sådan kan lys holde levende liv

Hvis du har set Star Trek eller Mr. Bean, så har du sikkert også rystet på hovedet, når personerne blev løftet op af en kegle af lys. 

Selvom det nok er overdrevet, er det dog ikke helt forkert, at lyse kan hold og flytte objekter.

»Hvis du sender lys fra et medie gennem et objekt, som har et andet brydningsindex end mediet, så vil lyset vil udøve en kraft på objektet og i nogen situationer skubbe objektet mod det punkt, hvor lyset er mest intenst,« fortæller Lene Oddershede. 

»Hvis du forestiller dig, at det er en glaskugle i vand, så vil en kraftig laserstråle således kunne bevæge kuglen i vandet på kontrolleret vis og samtidig måle kræfter og afstande.«

Den effekt udnytter Arthur Ashkins 'optiske pincet, der bruger forskellen mellem brydningsindekset i genstanden og det omkringliggende materiale til at fastholde, trække eller skubbe den.

Dansk professor: »Det er så velfortjent, som det kan blive«

Allerede i 1960'erne arbejdede Arthur Ashkin med at manipulere små partikler med laser og i 1986 kulminerede det med opfindelsen af den optiske pincet.

Professer Lene Oddershede, der selv forsker i optiske pincetter ved Niels Bohr Institutet, er meget glad for, at Arthur Ashkin endelig vinder nobelprisen.

»Det er en utrolig god nyhed. Det er så velfortjent, som det kan blive,« siger hun.

»Han er 96 år gammel, og jeg er så glad for, at han når at få den, mens han er i live. Vi forsker jo i samme felt, og hver gang jeg er til konferencer, så snakker vi om, hvornår han mon får den, og hvorfor han ikke har fået den endnu.«

Lys blev i stand til at strække og holde enkelte molekyler

Da den optiske pincet blev opfundet banede det vejen for masser af nye opdagelser. Pludselig kunne man fange det enkelte molekyle, en levende bakterie eller en streng DNA og kigge på det.

»Jeg var selv den første i Danmark til at lave en optisk pincet baseret på Arthur Ashkins opdagelse, og jeg troede næsten ikke mine egne øjne, da det lykkedes at strække ét enkelt DNA-molekyle og se, hvor elastisk det var. Det var helt fantastisk, at man kunne det,« siger Lene Oddershede.

Hun fortæller også, at det ikke bare er et gennembrud for fysikken, men også for biologien, lægevidenskaben og industrien. 

»Desto mere man forstår om de fundamentale organismer, des bedre kan du forstå, hvordan kroppen fungerer, og så kan du også lave bedre medicin.«

At undersøge et enkelt molekyle kan nemlig afsløre mekanismer, der ikke optræder synligt i helheden, siger hun.

»Hvis du forestiller dig en stor gruppe af gule og blå kugler, så vil det se ud som om, de alle er grønne, når du kigger på dem langt væk fra. Men kigger du på de enkelte kan du pludselig se, at de er forskellige, og at ingen af dem faktisk er grønne. På samme måde giver det en anden forståelse, når du kan se det enkelte molekyle.«

Den anden halvdel af nobelprisen er tilegnet opfindelsen af denne metode til at skabe højintense laserpulser. (Illustration: The Royal Swedish Academy of Sciences)

Chirped Pulse Amplification

.. Eller på dansk 'høj pulsforstærkning' - er en teknik, der gør det muligt at skabe korte og meget intense laserpulser.

Teknikken anvendes i dag i alle højintense lasere - blandt andet på European XFEL, der bruger den til at undersøge ekstremt varme tilstande.

Teknikken blev ellers først opfundet i 1960 med det formål at gøre radar-systemer bedre.

Men i midt-80'erne viste Gérard Morou og Donna Stricklands forskning, at teknikken kunne bruges til at gøre laserpulser mere intense.

Ved hjælp af kompressorer eller prismer går teknikken ud på først at strække en kort puls, forstærke den og presse den sammen igen.

Direktør for verdens største røntgenlaser: »Meget vigtigt felt, der belønnes«

Gérard Morou og Donna Strickland deler den anden halvdel af nobelprisen for deres udvikling af en teknologi, der i dag benyttes i alle højintense lasere.

På European XFEL i Hamborg, hvor verdens største røntgenlaser holder til, undersøger forskerne ekstreme tilstande, såsom dem vi finder i Jordens indre eller på andre planeter. Og til det formål er teknikken absolut nødvendig.

»Vi bruger korte, kraftige pulser til at varme vores prøver op til utroligt høje temperaturer, så der opstår et stort tryk i ganske kort tid. Faktisk blot et nanosekund. Den proces kan vi styre meget præcist med de optiske lasere. Det tager vi så billeder af, så vi kan undersøge strukturen,« siger Robert Feidenhans'l, der er direktør for European XFEL.

»Vi vil gerne undersøge plasma og tilstande, som man ellers kun finder i planeters indre, og det ville vi ikke kunne gøre uden de optiske lasere,« siger han.

»Når man ser på den betydning, de har haft, så mener jeg, det er fuldt ud retfærdigt (at de får prisen red.). Det er et meget vigtigt felt.«

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.