Pęseta do chwytania krwinek i laser do cięcia oka. Wszystko dzięki tegorocznym noblistom

W tym roku Nobel z fizyki trafił do trójki badaczy, którzy dokonali odkryć w zakresie fizyki laserów. Arthur Ashkin opracował optyczną pęsetę, za pomocą której można przemieszczać niewidoczne gołym okiem obiekty. Z kolei Gerard Mourou i Donna Strickland opracowali metodę tworzenia ultraszybkich impulsów laserowych.

Poproszony o komentarz fizyk laserów doktor hab. Piotr Wasylczyk z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego powiedział, że zarówno pęseta jak i techniki wzmacniania ultrakrótkich impulsów laserowych "to bardzo eleganckie pomysły, piękne rozwiązania wykorzystujące w bardzo sprytny sposób prawa fizyki. Natomiast są to zdecydowanie Noble bardzo techniczne, czy też może technologiczne" – ocenił.

Wyjaśnił, że badania noblistów nie polegały na zgłębianiu tajemnic Wszechświata, ale na opracowaniu bardzo użytecznych narzędzi, które przydają się teraz fizykom, biologom czy inżynierom. – To tak, jakby ktoś dostał Nobla za wynalezienie na przykład śrubokręta krzyżakowego – zażartował naukowiec.

Mówiąc o badaniach Arthura Ashkina, Piotr Wasylczyk powiedział, że opracowana przez noblistę pęseta optyczna pozwala operować bardzo małymi obiektami dzięki zogniskowaniu wiązki lasera. Wyjaśnił, że jeśli poświecimy na przykład na krwinkę wiązką światła laserowego, na komórkę tę działać będą siły. – Światło trochę krwinkę przyciąga, a trochę odpycha – tłumaczy badacz. Okazuje się, że siłami przyciągającymi i odpychającymi można tak manipulować, że krwinka znajdzie się w pułapce. Dzięki temu możemy przytrzymywać ją w miejscu i na przykład wykonać na niej niezbędne badania.

Dr Wasylczyk wyjaśnił, że w swoich badaniach pracował nad narzędziami, które można przenosić pęsetą optyczną. W jego zespole powstał między innymi taran o wielkości kilku mikronów, który można złapać pęsetą optyczną i na przykład uderzyć nim w komórkę. A wtedy można na przykład badać sztywność błony komórkowej i to, co się dzieje w takiej uderzonej komórce.

Naukowiec mówił też o technologii Chirped Pulse Amplification (CPA) opracowanej dzięki badaniom Gerarda Mourou i Donny Strickland. Według niego laser, jaki można zbudować dzięki technice CPA, może wytworzyć moc nawet milion razy większą niż największa elektrownia w Polsce. – To możliwe, bo ta moc wytworzona jest w bardzo, bardzo krótkim czasie – powiedział.

Wyjaśnił, że materiał, kiedy się na niego poświeci ultrakrótkim impulsem, zachowuje się inaczej, niż kiedy świecimy na niego światłem ciągłym. – On zanim zdąży się nagrzać, szybko wyparuje – opowiedział naukowiec.

Fizyk wyjaśnił, że technologia CPA świetnie nadaje się na przykład w operacjach rogówki. – Jeśli chcemy ciąć oko, nie możemy świecić na nie zwykłym laserem, bo tam się wszystko zagotuje – wskazał. Tymczasem, jak wyjaśnił, kiedy świeci się na rogówkę odpowiednio dobranymi krótkimi impulsami, w znacznie mniejszym stopniu niszczy się komórki w pobliżu przecięcia.

Aby wyraźnie pokazać, że rzeczywiście materiał przecinany laserem o ultrakrótkich impulsach aż tak się nie nagrzewa, w eksperymencie pokazowym badacze postanowili kiedyś przeciąć kawałek dynamitu – opowiedział fizyk z UW. Okazało się, że temperatura w materiale wybuchowym była cały czas tak niska, że podczas przecinania wybuch nie następował.