Nobelpreis für eine Physikerin und zwei Physiker | Wissen & Umwelt | DW | 02.10.2018
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Optische Pinzette und Kurzpulslaser

Nobelpreis für eine Physikerin und zwei Physiker

Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr jeweils zur Hälfte an Arthur Ashkin (USA) sowie an Gérard Mourou (Frankreich) und Donna Strickland (Kanada) für ihre bahnbrechenden Erfindungen im Bereich der Laserphysik.

Donna Strickland, Laserphysikerin und Professorin an der University of Waterloo in Ontario, ist erst die dritte Frau, die einen Nobelpreis für Physik erhält. Sie wurde gemeinsam mit ihrem Doktorvater Gérard Mourou für die Entwicklung der "Chirped Pulse Amplification" (CPA) ausgezeichnet. 

Die beiden teilen sich den Preis mit Arthur Ashkin, der wichtige Forschungsarbeit durch die Entwicklung der "optischen Pinzette" geleistet hat. Das teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Dienstag in Stockholm mit. 

Die Forschung der drei Nobelpreisträger machte die Entwicklung vielfältiger Laser-Werkzeuge möglich, die heutzutage in unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz kommen: Von der Medizin zu optischen Speichern oder auch in der Materialbearbeitung. 

Mehr zum Nobelpreis 2018: Medizin- Wie das entfesselte Immunsystem Krebs bekämpfen kann

Der Vater der optischen Pinzette

Arthur Ashkin, der an den Bell Laboratories sowie bei Lucent Technologies forscht, gilt als Erfinder der optischen Pinzette - auch bekannt als optische Falle oder Dipolfalle. Dabei handelt es sich um ein Gerät, das mit Hilfe von Laserstrahlen winzige Objekte festhalten oder bewegen kann - etwa Zellen, Moleküle oder sogar einzelne Atome. 

Die Pinzette beruht auf dem Prinzip, dass Licht auf mikroskopische Objekte Kraft ausübt. Die Objekte bewegen sich dann zum Fokus des Laserstrahls hin. 

Durch verschiedene Wellenlängen lässt sich die Funktion der optischen Pinzette verfeinern. So können die Wissenschaftler etwa mit einem Laserstrahl ein Objekt - etwa eine Zelle - festhalten und mit einem anderen Laserstrahl mit anderer Wellenlänge einen Schnitt durchführen. 

Mikrochirurgie am Auge, Russland (picture-alliance/dpa/V. Ankov)

Mikrochirurgie am Auge - ohne "gechirpte Pulsverstärkung" (CPA) kaum denkbar

Augenoperationen und vieles mehr 

Strickland und Mourou entwickelten mit CPA ein sehr vielfältiges Werkzeug, dass aus der heutigen Forschung, Medizin, Produktion und Industrie kaum noch wegzudenken ist. Ihre Methode sogenannte "gechirpte" (von "chirping" englisch für "Tschilpen" - also wie Vögel kurze helle laute von sich geben) Laserpulse zu erzeugen ist die Basis für die Entwicklung von Femtosekundenlasern oder Ultrakurzpulslasern (UKP)

Die beiden Physiker entwickelten eine Methode, um Laserpulse zunächst räumlich zu strecken und sie dann einzeln zu verstärken. So entstehen sehr kurze, sehr energiereiche Pulse. Diese enthalten zwar - jeder Puls für sich - sehr hohe Energien, aber weil sie unfassbar kurz sind, führen sie nicht zu einer Zerstörung des gelaserten Objekts. So sind die Laser im Fokus extrem präzise als Werkzeug zu nutzen - etwa bei der Behandlung von Erkrankungen des Auges aber auch bei der Materialbearbeitung.  

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