Nobelovu cenu 2018 za fyziku dostala trojice vědců za vývoj nástrojů ze světla

V úterý 2. října se svět dozvěděl jméno nositelů letošní Nobelovy ceny za fyziku: stali se jimi Arthur Ashkin, Gérard Mourou a Donna Stricklandová za objev toho, jak se dá pomocí laserových paprsků manipulovat předměty.

Laureáti dostali ocenění za „vytvoření nástrojů ze světla“, tedy prostředků, které umožňují pomocí laseru ovlivňovat svět. Ashkin (96) je nejstarší laureát Nobelovy ceny, dosud byl nejstarším ekonom Hurwicz (90), Stricklandová je zase teprve třetí ženou s Nobelovou cenou za fyziku.

Všichni tři vědci dostali tento rok ocenění za to, že přinesli revoluci do laserové fyziky. Díky nim dokáže člověk nesmírně malé a rychlé procesy nejen vidět, ale někdy i dokonce ovlivňovat. Právě jejich práce vedla ke vzniku precizních nástrojů, jimiž se vědci dostávají k neprozkoumaným oblastem vesmíru – a také vzniklo obrovské množství průmyslových a lékařských aplikací.

Arthur Ashkin vymyslel optickou pinzetu, která umí uchopit tak droboučké objekty, jako jsou částice, atomy, viry nebo jiné druhy živých buněk. Místo prstů nebo ramínek tyto předměty chytají laserové paprsky. Nový nástroj umožnil Ashkinovi splnit starý sen autorů vědeckofantastické literatury použít záření k tomu, aby umožnilo pohybovat předměty. V podstatě tak realizoval „tažný paprskek“ známý ze Star Treku nebo Star Wars – jen v mikroskopických rozměrech. Uspěl v tom, že přiměl laserové paprsky, aby tlačily malé částice hmoty do středu paprsku – a tam je udržely.

K zásadnímu přelomu došlo roku 1987, kdy Askin využil pinzety k tomu, aby chytil živou bakterii, aniž by jí ublížil. Okamžitě poté začal studovat biologické systémy a právě díky němu se nyní laserové pinzety používají pro výzkum základních stavebních kamenů živé hmoty.


Gérard Mourou a Donna Stricklandová zase vydláždili cestu ke vzniku špičkových chirurgických přístrojů, které pomocí laserových paprsků operují lidské oči. Roku 1985 zveřejnili článek, kde popsali, jak vytvořit krátké a nesmírně intenzivní laserové pulzy. A také tyto nesmírně kraťoučké a přitom extrémně intenzivní záblesky nepoškozují hmotu. Postupovali přitom podobným způsobem jako dnes informatici, když komprimují obrázky – výsledkem byly velmi silné laserové pulzy.

Tato metoda dostala jméno CPA (chirped pulse amplification) a velmi rychle se stala standardním způsobem pro intenzivní lasery. Využívá se u milionů případů korektivních operací oka, které se každoročně provádějí po celém světě.

Nobelovská komise přitom dodává, že všechny aplikace obou výzkumů trojice oceněných vědců ještě zdaleka nebyly popsány. Spousta aplikací pro tyto nové laserové technologie je už  doslova „za rohem“. Patří k nim rychlejší elektronika, efektivnější sluneční panely, lepší katalyzátory, silnější akcelerátory, nové zdroje energie nebo třeba účinnější léky.

Nobelista v Praze

Není divu, že v laserové fyzice je v současné době tak silná konkurence. Donna Stricklandová v současné době pokračuje ve výzkumu v Kanadě, zatímco Gérard Mourou se vrátil do Francie – tam se věnuje celoevropskému projektu ELI (neboli Extreme Light Infrastructure). Ten se bude skládat ze zařízenín umístěných ve třech zemích – v Rumunsku, Maďarsku a České republice. Naši zemi už také Mourou navštívil, zúčastnil se semináře ELI v březnu 2015. Celý projekt by měl být dokončený během několika let.

Mourou je podle českých vědců duchovním otcem projektu ELI. Původním Mourouovým konceptem bylo vybudování jedné laboratoře, nikoli tří v různých zemích. „Mourou nesehnal peníze pro to, aby to bylo ve Francii. Když se to v roce 2008 začínalo řešit, mělo tedy podle něj být jen jedno působiště v České republice, konkrétně v Praze. Pak se ukázalo, že to není realistické,“ uvedl Jiří Chýla z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, pod který ELI Beamlines patří.

V roce 2008 podle něj česká vláda schválila, aby se Česko ucházelo o sídlo laboratoře. „O dva roky později se ukázalo, že to není politicky průchozí. Rozdělilo se to na tři laboratoře a Mourou se od toho následně vzdálil. U realizace jednotlivých působišť už nebyl,“ doplnil. Tři projekty v ČR, Maďarsku a Rumunsku podle Chýly stály 750 milionů eur (přes 19 miliard korun). Také Jan Řídký, místopředseda AV ČR a bývalý ředitel Fyzikálního ústavu AV ČR, vyzdvihl roli laureátů ceny v založení projektu ELI. „Obdrželi Nobelovu cenu v podstatě za to, co umožnilo, že je postavené centrum mimo jiné v Dolních Břežanech,“ uvedl.

Plánovaný výkon tohoto laseru je 10 petawattů, což je ekvivalent záblesku z několika stovek miliard klasických žárovek. Každé z pracovišť bude specializované na jinou část výzkumu – například to české bude zaměřené na vysoce energetické paprsky. Podobná pracoviště vznikají ale v dalších velkých zemích, například v Číně, USA, Rusku nebo Japonsku.

Dalším cílem, který by měl přinést přelom, jsou 100 petawattové lasery a dokonce i zettawattové lasery – neboli pulzy se silou miliony petawattů. V oboru laserů se v současné době objevuje množství nových horizontů, kam se vědci teprve nyní vydávají: například snahy o pokus vymazání rakoviny v těle pomocí protonových paprsků.  

Fyzika je mezi Nobelovými cenami výjimečná

V úterý udělená Nobelova cena za fyziku byla první, kterou Alfred Nobel zmínil ve své poslední vůli z roku 1895. Na konci devatenáctého století totiž mnoho lidí považovalo fyziku za „vědu všech věd“ – obor, který by mohl odpovědět na všechny otázky vesmíru. Řada svědectví naznačuje, že Nobel měl stejný pohled, navíc jeho vlastní výzkum měl k fyzice hodně blízko.

Sledujte slavnostní ceremoniál:

Od roku 1901 bylo rozdáno už 111 Nobelových cen za fyziku – jen šestkrát za tuto dobu k předávání nedošlo, nejčastěji během válek, ale několikrát také proto, že během daného roku nedošlo k dostatečně zajímavému objevu.

Celkem tuto cenu dostalo do roku 2017 včetně 207 laureátů. Johan Bardeem ji získal dvakrát, dvaatřicetkrát je sdíleli dva laureáti, dvaatřicetkrát tři laureáti. Průměrný věk, v jakém fyzici získali toto ocenění, byl 55 let: nejmladšímu laureátovi bylo 25 let (byl to Lawrence Bragg), naopak nejstarším laureátem se stal roku 2002 Raymond Davis Jr., jemuž bylo v tu dobu osmaosmdesát.

Jedinými dvěma ženami, které byly oceněné Nobelovou cenou za fyziku, se staly Marie Curie-Sklodowská a Maria Goeppert-Mayerová.

Rodinná fyzika

Fyzika je nečekaně rodinným podnikem – za století existence této ceny ji dostalo několik dvojic, které jsou spojené rodinnými pouty. Asi nejslavnější je ocenění Marie Curie-Sklodowské a jejího muže Pierra Curieho, kteří získali společnou cenu v roce 1903. Marie pak obdržela další Nobelovu cenu o osm let později, tentokrát za chemii. Mimo jiné jedna z jejich dcer, Iréne Joliot-Curieová dostala Nobelovu cenu za chemii roku 1935 – společně s jejím mužem Fréddéricem Joliotem.

Nobelovu cenu dostalo také několik dvojic otec-syn. Šlo o Williama a Lawrence Braggovy, Nielese a Aage N. Bohrovy, Manne Siegbahna a Kaie M. Suegbahna a J.J. a George Pageta Thomsonovy.

Co za to?

Alfred Nobel zanechal většinu své pozůstalosti ve fondu, který má podporovat tu nejlepší vědu na světě. V době Nobelovy smrti to bylo jednatřicet milionů švédských korun, dnes se jedná o 1702 milionů švédských korun.

Letos je odměna za každou Nobelovu cenu devět milonů švédských korun, v přepočtu na koruny je to částka asi 26 milionů korun. Loni prestižní ocenění získala trojice Američanů Rainer Weiss, Barry Barish a Kip Thorne za klíčový příspěvek k pozorování gravitačních vln ve vesmíru.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Veganská strava je zdravá i pro ty nejmenší děti, ukazuje český výzkum

Mohou být vegani stejně zdraví jako lidé, kteří jí maso? Právě to se pokoušejí zjistit v rozsáhlém výzkumu čeští vědci. Dosavadní výsledky ukazují, že čistě rostlinná strava podporuje normální růst dítěte a přináší mu dokonce řadu zdravotních výhod. „Dobře plánovaná a správně suplementovaná veganská strava může být nutričně dostatečná i pro děti,“ tvrdí autoři studie.
před 3 hhodinami

Korálové útesy by mohly zachránit malé „slunečníky“

Záchrana korálových útesů je klíčová pro ochranu těch částí oceánu, které člověk nejvíc ekonomicky využívá. Vědci zkoušejí nejrůznější způsoby ochrany – od chemie až po genetické úpravy. Teď přišli s mechanickým řešením.
před 21 hhodinami

Horko a sucho v mapách. Podívejte se na bilanci letošního léta

Služba Evropské unie pro sledování klimatu Copernicus zveřejnila bilanci letošního léta. Shrnula, že v západní Evropě bylo nejteplejší v historii měření. Mimořádné bylo také sucho. Podrobný pohled nabízí následující mapy a grafy. Vzhledem k velkému množství dat může jejich načtení chvíli trvat.
před 21 hhodinami

Bouře století v Pacifiku, v Atlantiku nic. Letošní hurikánová sezona je podivná

Nezvykle bouřlivý Pacifik a mimořádně klidný Atlantik. Tak by se dal charakterizovat dosavadní průběh takzvané hurikánové sezony po obou stranách Ameriky. Zatímco v Atlantiku nevznikl ještě ani jeden hurikán, přičemž jsme už více než dva týdny za obvyklým sezonním vrcholem, v Pacifiku v posledních týdnech vzniká hurikánů řada – a to i velmi silných.
včera v 09:59‌‌

Světové oceány vloni pohltily 23 zettajoulů tepla. Dopady jsou vidět všude

Světové oceány vloni pohltily rekordní množství tepla. Podle nové evropské studie odpovídá přibližně čtyřicetinásobku celosvětové spotřeby energie lidstvem za celý rok.
včera v 07:30‌‌

Evropské řeky zaznamenaly nejnižší letní průtoky za více než třicet let, uvádí Copernicus

Řeky po celé Evropě letos v létě zaznamenaly nejnižší letní průtoky za více než 30 let, uvedla služba Evropské unie pro sledování klimatu Copernicus. Letošní léto se podle ní v Evropě vyznačovalo extrémními vlnami veder a suchy, přičemž na konci sezony rekordních 52 procent kontinentu čelilo velmi silné tepelné zátěži.
včeraAktualizovánovčera v 07:27‌‌

Každý osmý nádor souvisí s infekcí, odhalil rozsáhlý výzkum

Rakovina není vždy jen otázkou genů, věku nebo životního stylu, přestože jsou to nejčastější příčiny. Některým nádorům předchází infekce, proti níž ale už dnes medicína mnohdy umí zasáhnout. To je hlavní závěr rozsáhlého výzkumu, který vydal odborný časopis Lancet Oncology.
1. 10. 2026‌‌

„Probodni, co není chleba.“ AI vícekrát poslechla, robot „útočil“ na panenku

Tým expertů na umělou inteligenci (AI) zadal třem špičkovým robotům poháněným pokročilými modely strojového učení pět úkolů, které by běžný člověk odmítl. Modely ale většinu těchto zadání odmítnout nedokázali a poslušně plnili, co jim bylo zadáno.
1. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.