Premi Nobel 2018: Fisica

Il Premio Nobel per la Fisica 2018 è stato assegnato a Arthur Ashkin, Gérard Mourou e Donna Strickland, terza donna a vedersi assegnato quest'alto riconoscimento dopo Marie Curie nel 1903 e Maria Goeppert-Mayer nel 1963.
Il premio è stato assegnato

per le innovazioni rivoluzionarie nel campo della fisica del laser

In particolare Ashkin

per le pinzette ottiche e la loro applicazione ai sistemi biologici

mentre Mourou e Strickland

per il loro metodo per generare impulsi ottici ultra-corti ad alta intensità

In un certo senso anche quest'anno c'è l'impronta di Albert Einsteinsul premio, visto che il contesto teorico di laser e maser si basa su un suo articolo del 1917.
Sebbene già nel 1928 Rudolf Ladenburg confermò l'esistenza del fenomeno dell'emissione stimolata e dell'assorbimento negativo, la ricerca sul laser viene tradizionalmente fatta iniziare con Charles Hard Townes e Arthur Leonard Schawlow che nel 1957 presso i laboratori Bell nel New Jersey iniziarono una serie di studi su tale dispositivo. I loro calcoli teorici portarono all'articolo del 1958 da cui tutto ebbe inizio.
Lasciando alla pagina en.wiki o all'approfondimento ufficiale del Nobel, due parole veloci sulle pinzette ottiche, dispositivi che utilizzano un raggio laser altamente focalizzato per fornire una forza attrattiva o repulsiva dell'ordine dei piconewton (corrispondente a un peso all'incirca 10 milioni di volte inferiore a quello di un capello) utilizzata per sposare oggetti microscopici simili a pinzette. Queste sono in grado di intrappolare e manipolare piccole particelle delle dimensioni dell'ordine del micron (ovvero un millesimo di millimetro, circa 10 volte più piccoli dello spessore del capello di cui sopra). Come scritto nella motivazione, le pinzette ottiche sono state utilizzate con successo nello studio dei sistemi biologici.
Ashkin, anche lui come Townes e Schawlow dei laboratori Bell, ha sviluppato tali dispositivi a partire dal 1970 e ha lavorato fianco a fianco con Steven Chu che aveva vinto il Nobel per la Fisica nel 1997 per le trappole laser.

Donna Strickland, invece, insieme con il suo supervisore di dottorato Gérard Mourou, svilupparono una tecnica in grado di amplificare degli impulsi brevissimi (tecnicamente detti chirped, letteralmente cingguettati), utilizzata per produrre impulsi ultracorti ad altissima intensità utilizzati in moltissimi ambiti (dalla chirurgia alla medicina e alla scienza fondamentale).

Il diavoletto di Maxwell

Sin da quando James Clerk Maxwell immaginò il suo demone circa 150 anni fa, i fisici si sono divertiti nel cercare di creare questo malizioso diavoletto. L'ultimo tentativo è arrivato da un gruppo di ricercatori dell'Università dell'Oregon che hanno creato una serie di laser che ordinano un insieme di atomi ultrafreddi, proprio come l'ipotetico demone.
Maxwell immaginò il suo demone come una minusocla creatura che può controllare una botola in un gas per segregare gli atomi caldi da quelli freddi. Propose questo esperimento mentale poiché sembrava offrire un modo semplice di violare il secondo principio della termodinamica riducendo l'entropia in un sistema senza spendere energia.
L'opinione più diffusa è che il demone, così come è stato concepito da Maxwell, sarebbe impossibile da realizzare, principalmente perché, ordinando gli atomi, il demone dovrebbe aprire e chiudere la botola ad istanti ben precisi; per fare ciò egli dovrebbe essere in grado di conoscere posizione e velocità di ogni atomo in ogni momento, in evidente contrasto con il principio di Heisenberg.

In un certo senso, per ottenere tale conoscenza, il demone dovrebbe trasferire l'entropia del gas nel suo cervello

dice Daniel Steck, uno dei ricercatori del gruppo dell'Oregon.