Entrevista com a ganhadora do Prêmio Nobel Anne L'Huillier, descobrindo sua visão do pulso de laser de attosegundo

O Prêmio Nobel de Física de 2023 foi concedido a Anne L'Huillier e seus dois colegas Pierre Agostini e Ferenc Krausz, e recentemente a Berthold Leibinger Stiftung concedeu ao físico nuclear o Prêmio Berthold Leibinger do Futuro. Prêmio Leibinger Futuro. Em entrevista exclusiva, Anne L'Huillier, que acaba de receber o Prêmio Nobel de Física, nos conta sobre a pesquisa sobre pulsos de laser de attossegundos.
P: Prof. L'Huillier, se você estivesse em um churrasco e alguém lhe perguntasse o que você faz da vida, o que você diria?
L＇Huillier: Normalmente eu diria que trabalho principalmente em física de laser e física atômica. Nossa equipe consegue iluminar com pulsos muito curtos de luz laser, o que possibilita fotografar alguns processos que se movem muito rápido, como aqueles que envolvem o movimento de elétrons. Você pode pensar nisso como o flash de uma câmera normal.
P: Quando você diz "muito, muito curto", você quer dizer ......?
L＇Huillier: Pulsos de laser de apenas alguns attosegundos de duração.
P: Você pode descrever brevemente um attosegundo?
L＇Huillier: Na verdade, é muito difícil de descrever. Acho que seria mais fácil entender uma analogia: 1 attossegundo está para 1 segundo o que 1 segundo está para a idade total do universo (14 bilhões de anos). Mas não tenho tanta certeza de que esta descrição realmente ajude você a entender o attosegundo.
P: Bem, isso pode ajudar um pouco.
L＇Huillier: Sempre teremos a sensação habitual de que um attossegundo não pode ser percebido em termos de tempo que as pessoas possam compreender. Felizmente, porém, podemos verificá-lo com a ajuda de teorias matemáticas e científicas de abstração, bem como de experimentos, e a partir disso sabemos que 1 attossegundo=10-18 segundos. Além disso, uma questão mais interessante do que pensar na duração de um attossegundo é por que queremos uma escala de tempo tão pequena.
P: Então, por que precisamos de pulsos com duração de attossegundos?
L＇Huillier: Porque certos processos na natureza são tão rápidos que só podemos medi-los com a ajuda de pulsos de luz de attossegundos, o mais importante dos quais é o movimento dos elétrons. Quanto mais rápido o flash, ou seja, quanto mais curto o pulso de luz, mais próximo podemos observar o processo. Hoje em dia, meu grupo de pesquisa ainda se concentra em fotografar processos simples dentro e ao redor dos átomos, porque isso é mais fácil de conseguir. No entanto, se conseguirmos fazer mais progressos nesta área, seremos capazes de observar o movimento dos electrões em sistemas mais complexos, como nas moléculas. O movimento dos elétrons causa reações químicas. Um dia poderemos medir esses movimentos iniciais.
P: E depois?
L＇Huillier: A medição é o primeiro passo em direção ao controle. Portanto, a longo prazo, o nosso maior objetivo é sermos capazes de controlar as reações químicas ao nível dos eletrões.
P: Controlá-lo e usá-lo para quê?
L'Huillier: É difícil para mim prever onde será usado ou o que mudará no futuro, mas isso é pesquisa básica.
A equipe de pesquisa da professora Anne L'Huillier em Lund, Suécia, usa lasers de femtossegundos para gerar pulsos de luz altamente harmônica. Esses pulsos são então usados ​​para gerar pulsos de laser de attossegundos para visualizar processos atômicos
P: Em um experimento em 1987, você descobriu os altos harmônicos que são um pré-requisito para a geração de pulsos de attossegundos.
L＇Huillier: Sim, foi uma coincidência deliciosa. O melhor é quando você descobre algo que te pega de surpresa! Isso significa que algo está esperando que você conserte. O que queríamos mesmo fazer naquela época era bombardear gases nobres com um laser forte e estudar o efeito da fluorescência. Descobriu-se que a luz mais forte observada no processo não era a fluorescência, mas sim uma alta harmônica da frequência do laser, uma descoberta que mudou minha carreira científica. Com a geração de harmônicos elevados foi possível gerar pulsos de attossegundos. Isso é o que ainda estou fazendo agora.
P: É possível formar pelo menos uma imagem mental de geração de harmônicos elevados?
L＇Huillier: Sim! Tenho uma comparação melhor do que o attosegundo e a idade do universo. Se você passar um arco pelas cordas de um violino, obterá não apenas tons puros (frequências de tons puros), mas também outras frequências. Na música, essas frequências são chamadas de sobretons e dão cor ao tom; os sobretons também são chamados de harmônicos. Algo semelhante acontece quando você expõe um gás a um pulso de laser de femtosegundo sob certas condições, o que cria novas frequências de laser com comprimentos de onda mais curtos. Você poderia dizer que os harmônicos mais elevados são os tons da física do laser.
P: O que um pulso de luz de alta harmônica pode fazer?
L＇Huillier: Você pode usá-los para gerar pulsos de attossegundos, mas eles também são úteis por si só. Atualmente, estamos trabalhando com um fabricante de equipamentos de litografia e metrologia para a indústria de semicondutores para usar altos harmônicos na inspeção de microestruturas de semicondutores. Este é um projeto muito tangível para alguém como eu que faz pesquisa básica. Estou surpreso e satisfeito que nosso trabalho seja útil à sociedade.
A professora Anne L＇Huillier ajudou a estabelecer a física dos lasers de attossegundos. Este trabalho poderá em breve iluminar o mundo da eletrônica.
P: Sua pesquisa também contribuiu para o desenvolvimento da tecnologia laser?
L＇Huillier: Certamente, nosso trabalho em física de attossegundos continuou a inspirar os fabricantes de laser a desenvolver novos e melhores lasers de pulso ultracurto nas últimas décadas. É claro que também nos beneficiamos de melhores fontes de feixe. Quanto melhor for a fonte de laser inicial, melhores serão os harmônicos mais elevados capazes de produzir pulsos de attossegundos. Para nós, isso leva a novos avanços tecnológicos, como novos métodos de diagnóstico e medição no campo da tecnologia laser da USP - ou seja, continuamos nos inspirando. Mas além desses efeitos colaterais agradáveis, há algo mais no meu trabalho que é muito importante para mim.
P: O que mais é muito importante para você?
L＇Huillier: Sou pesquisador, mas também sou professor. Isso significa que posso ensinar um grupo de jovens brilhantes e vê-los crescer e enriquecer a sua experiência, o que considero a minha maior contribuição.
Perfil de Anne L'Huillier
Anne L'Huillier, nascida em Paris em 1958, é uma física francesa e atualmente professora de Física Atômica na Universidade de Lund. Ela foi uma das figuras-chave no estabelecimento do campo de pesquisa da física dos attossegundos e recebeu inúmeros prêmios. No início deste ano, ela recebeu o Prêmio Berthold Leibinger do Futuro por suas realizações em pesquisa e, poucos dias depois, recebeu o Prêmio Nobel de Física de 2023, juntamente com Pierre Agostini e Ferenc Krausz.