Lista dos ganhadores do Prêmio Nobel de Física. Laureados com o Prêmio Nobel de Física

Hoje, dia 2 de outubro de 2018, teve lugar em Estocolmo a cerimónia de anúncio dos vencedores do Prémio Nobel da Física. O prêmio foi concedido “por descobertas revolucionárias no campo da física do laser”. A redação observa que metade do prêmio vai para Arthur Ashkin por “pinças ópticas e seu uso em sistemas biológicos” e a outra metade para Gérard Mourou e Donna Strickland “pelo seu método de geração de impulsos ópticos ultracurtos de alta intensidade”.

ÚLTIMAS NOTÍCIAS⁰A Real Academia Sueca de Ciências decidiu premiar o #Premio Nobel em Física 2018 “por invenções inovadoras no campo da física do laser”, sendo metade para Arthur Ashkin e a outra metade conjuntamente para Gérard Mourou e Donna Strickland. pic.twitter.com/PK08SnUslK
2 de outubro de 2018

Arthur Ashkin inventou uma pinça óptica que pode capturar e mover átomos individuais, vírus e células vivas sem danificá-los. Ele faz isso focalizando a radiação laser e usando forças gradientes que atraem partículas para uma área com maior intensidade do campo eletromagnético. Pela primeira vez, o grupo de Ashkin conseguiu capturar uma célula viva desta forma em 1987. Atualmente, este método é amplamente utilizado para estudar vírus, bactérias, células de tecidos humanos, bem como na manipulação de átomos individuais (para criar sistemas nanométricos).

Gerard Moore e Donna Strickland conseguiram pela primeira vez criar uma fonte de pulsos de laser ultracurtos de alta intensidade sem destruir o ambiente de trabalho do laser em 1985. Antes de sua pesquisa, a amplificação significativa de lasers de pulso curto era impossível: um único pulso através do amplificador levava à destruição do sistema devido ao excesso de intensidade.

O método de geração de pulso desenvolvido por Moore e Strickland é agora chamado de amplificação de pulso chilreado: quanto mais curto o pulso do laser, mais amplo é o seu espectro, e todos os componentes espectrais se propagam juntos. Contudo, usando um par de prismas (ou redes de difração), os componentes espectrais do pulso podem ser atrasados uns em relação aos outros antes de entrarem no amplificador e, assim, reduzir a intensidade da radiação em cada instante. Este pulso sonoro é então amplificado por um sistema óptico e então comprimido novamente em um pulso curto usando um sistema óptico de dispersão inversa (geralmente redes de difração).

Os feixes de laser ultra-nítidos tornam possível cortar ou fazer furos em vários materiais com extrema precisão – mesmo em matéria viva. Milhões de operações oculares são realizadas todos os anos com os raios laser mais nítidos. #Premio Nobel pic.twitter.com/MiYb4i8AHw
O Prêmio Nobel (@NobelPrize) 2 de outubro de 2018

A amplificação de pulsos sonoros tornou possível criar lasers de femtossegundos eficientes e de potência perceptível. Eles são capazes de fornecer pulsos poderosos que duram quatrilionésimos de segundo. Com base neles, hoje foram criados vários sistemas promissores, tanto em eletrônica quanto em instalações de laboratório, importantes para diversas áreas da física. Ao mesmo tempo, eles encontram constantemente novas áreas de aplicação prática, muitas vezes inesperadas.

Por exemplo, o método de correção da visão a laser de femtosegundo (Extração de Lenticula por Pequena Incisão) permite remover parte da córnea do olho de uma pessoa e, assim, corrigir a miopia. Embora a abordagem de correção a laser em si tenha sido proposta na década de 1960, antes do advento dos lasers de femtosegundo, a potência e a curta duração dos pulsos não eram suficientes para trabalhar com o olho de maneira eficaz e segura: pulsos longos superaqueciam o tecido ocular e os danificavam, e pulsos curtos eram muito fracos para obter o corte desejado na córnea. Hoje, milhões de pessoas em todo o mundo foram submetidas a cirurgias com lasers semelhantes.

Além disso, os lasers de femtossegundos, devido à sua curta duração de pulso, possibilitaram a criação de dispositivos que monitoram e controlam processos ultrarrápidos tanto na física do estado sólido quanto em sistemas ópticos. Isto é extremamente importante, porque antes de se obter um meio de registar processos que ocorrem a tais velocidades, era quase impossível estudar o comportamento de uma série de sistemas, com base nos quais, presume-se, será possível criar electrónica promissora. do futuro.

Alexei Shcherbakov, pesquisador sênior do Laboratório de Nanóptica e Plasmônica do MIPT, comentou ao Attic: “O Prémio Nobel para Gerard Mourou pela sua contribuição para o desenvolvimento de lasers de femtossegundos já demorou muito para chegar, dez anos ou talvez mais. O papel do trabalho relacionado é verdadeiramente fundamental e lasers deste tipo são cada vez mais utilizados em todo o mundo. Hoje é difícil até listar todas as áreas onde são utilizados. É verdade que tenho dificuldade em dizer o que motivou a decisão do Comité do Nobel de combinar Mura e Ashkin, cujos desenvolvimentos não estão directamente relacionados, num só prémio. Esta não é, de facto, a decisão mais óbvia por parte da comissão. Talvez eles tenham decidido que era impossível dar o prêmio apenas a Moore ou apenas a Ashkin, mas se metade do prêmio fosse dado para uma direção e a outra metade para a outra, então pareceria bastante justificado.”.

O Prémio Nobel da Física, o mais alto prémio para realizações científicas na ciência relevante, é atribuído anualmente pela Real Academia Sueca das Ciências, em Estocolmo. Foi criado de acordo com a vontade do químico e empresário sueco Alfred Nobel. O prêmio pode ser concedido a no máximo três cientistas por vez. A recompensa monetária pode ser distribuída igualmente entre eles ou dividida em meio e dois quartos. Em 2017, o bônus em dinheiro foi aumentado em um oitavo – de oito para nove milhões de coroas (aproximadamente US$ 1,12 milhão).

Cada laureado recebe uma medalha, diploma e recompensa monetária. Medalhas e prêmios em dinheiro serão tradicionalmente entregues aos laureados em uma cerimônia anual em Estocolmo, em 10 de dezembro, aniversário da morte de Nobel.

O primeiro Prêmio Nobel de Física foi concedido em 1901 a Wilhelm Conrad Roentgen por sua descoberta e estudo das propriedades dos raios, que mais tarde receberam seu nome. Curiosamente, o cientista aceitou o prêmio, mas recusou-se a comparecer à cerimônia de entrega, alegando que estava muito ocupado. Portanto, a recompensa foi enviada a ele pelo correio. Quando o governo alemão durante a Primeira Guerra Mundial pediu à população que ajudasse o Estado com dinheiro e objetos de valor, Roentgen doou todas as suas economias, incluindo o Prêmio Nobel.

No ano passado, 2017, o Prêmio Nobel de Física foi concedido a Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne. Esses três físicos fizeram contribuições cruciais para o detector LIGO que detectou ondas gravitacionais. Agora, com a ajuda deles, tornou-se possível rastrear fusões de estrelas de nêutrons e buracos negros invisíveis aos telescópios.

Curiosamente, a partir do próximo ano a situação com a emissão dos Prémios Nobel poderá mudar significativamente. O Comité do Nobel recomendará que os decisores da premiação selecionem os candidatos com base no género, para incluir mais mulheres, e por etnia, para aumentar o número de pessoas não ocidentais). No entanto, isto provavelmente não afetará a física - até agora apenas dois laureados com este prémio foram mulheres. E só neste ano, Donna Strickland ficou em terceiro.

Com a redação " para descobertas teóricas de transições de fase topológicas e fases topológicas da matéria" Por trás desta frase um tanto vaga e incompreensível para o grande público está todo um mundo de efeitos não triviais e surpreendentes até para os próprios físicos, em cuja descoberta teórica os laureados desempenharam um papel fundamental nas décadas de 1970 e 1980. Eles, é claro, não foram os únicos que perceberam a importância da topologia na física naquela época. Assim, o físico soviético Vadim Berezinsky, um ano antes de Kosterlitz e Thouless, deu, de fato, o primeiro passo importante em direção às transições de fase topológicas. Existem muitos outros nomes que poderiam ser colocados ao lado do nome de Haldane. Mas seja como for, todos os três laureados são certamente figuras icónicas nesta secção da física.

Uma introdução lírica à física da matéria condensada

Explicar em palavras acessíveis a essência e a importância do trabalho pelo qual foi premiado o Nobel de Física 2016 não é uma tarefa fácil. Os fenômenos em si não são apenas complexos e, além disso, quânticos, mas também diversos. O prêmio foi concedido não a uma descoberta específica, mas a toda uma lista de trabalhos pioneiros que nas décadas de 1970-1980 estimularam o desenvolvimento de uma nova direção na física da matéria condensada. Nesta notícia tentarei atingir um objetivo mais modesto: explicar com alguns exemplos essência o que é uma transição de fase topológica e transmite a sensação de que este é um efeito físico verdadeiramente bonito e importante. A história será apenas metade do prêmio, aquele em que Kosterlitz e Thouless se mostraram. O trabalho de Haldane é igualmente fascinante, mas é ainda menos visual e exigiria uma longa história para ser explicado.

Vamos começar com uma rápida introdução à seção mais fenomenal da física – a física da matéria condensada.

Matéria condensada é, na linguagem cotidiana, quando muitas partículas do mesmo tipo se juntam e influenciam fortemente umas às outras. Quase todas as palavras aqui são fundamentais. As próprias partículas e a lei de interação entre elas devem ser do mesmo tipo. Você pode pegar vários átomos diferentes, por favor, mas o principal é que esse conjunto fixo se repita continuamente. Deve haver muitas partículas; uma dúzia ou duas ainda não é um meio condensado. E, por fim, devem influenciar-se fortemente: empurrar, puxar, interferir um no outro, talvez trocar algo entre si. Um gás rarefeito não é considerado um meio condensado.

A principal revelação da física da matéria condensada: com “regras do jogo” tão simples, revelou uma riqueza infinita de fenômenos e efeitos. Tal variedade de fenômenos não surge devido à composição variada - as partículas são do mesmo tipo - mas espontaneamente, dinamicamente, como resultado efeitos coletivos. Na verdade, como a interação é forte, não faz sentido observar o movimento de cada átomo ou elétron individual, porque isso afeta imediatamente o comportamento de todos os vizinhos mais próximos, e talvez até de partículas distantes. Quando você lê um livro, ele “fala” com você não com uma dispersão de letras individuais, mas com um conjunto de palavras conectadas entre si; ele transmite um pensamento para você na forma de um “efeito coletivo” de letras. Da mesma forma, a matéria condensada “fala” na linguagem dos movimentos coletivos sincronizados, e não nas partículas individuais. E acontece que há uma enorme variedade destes movimentos coletivos.

O atual Prêmio Nobel reconhece o trabalho de teóricos para decifrar outra “linguagem” que a matéria condensada pode “falar” - a linguagem excitações topologicamente não triviais(o que é está logo abaixo). Já foram encontrados vários sistemas físicos específicos nos quais tais excitações surgem, e os laureados participaram de muitos deles. Mas o mais significativo aqui não são os exemplos específicos, mas o próprio fato de que isso também acontece na natureza.

Muitos fenômenos topológicos na matéria condensada foram inventados pela primeira vez por teóricos e pareciam ser apenas brincadeiras matemáticas não relevantes para o nosso mundo. Mas então os experimentadores descobriram ambientes reais nos quais esses fenômenos foram observados – e a pegadinha matemática de repente deu origem a uma nova classe de materiais com propriedades exóticas. O lado experimental deste ramo da física está agora em ascensão, e este rápido desenvolvimento continuará no futuro, prometendo-nos novos materiais com propriedades programadas e dispositivos baseados neles.

Excitações topológicas

Primeiro, vamos esclarecer a palavra “topológico”. Não se assuste, pois a explicação parecerá matemática pura; a conexão com a física surgirá à medida que avançamos.

Existe um tal ramo da matemática - a geometria, a ciência das figuras. Se a forma de uma figura for suavemente deformada, então, do ponto de vista da geometria comum, a própria figura muda. Mas as figuras têm características comuns que, com deformação suave, sem rasgos ou colagens, permanecem inalteradas. Esta é a característica topológica da figura. O exemplo mais famoso de característica topológica é o número de buracos em um corpo tridimensional. Uma caneca de chá e um donut são topologicamente equivalentes, ambos têm exatamente um furo e, portanto, uma forma pode ser transformada em outra por deformação suave. Uma caneca e um copo são topologicamente diferentes porque o vidro não tem furos. Para consolidar o material, sugiro que você se familiarize com a excelente classificação topológica dos maiôs femininos.

Portanto, a conclusão: tudo o que pode ser reduzido entre si por deformação suave é considerado topologicamente equivalente. Duas figuras que não podem ser transformadas uma na outra por quaisquer mudanças suaves são consideradas topologicamente diferentes.

A segunda palavra a explicar é “excitação”. Na física da matéria condensada, excitação é qualquer desvio coletivo de um estado estacionário "morto", ou seja, do estado de menor energia. Por exemplo, quando um cristal foi atingido, uma onda sonora passou por ele - esta é a excitação vibracional da rede cristalina. As excitações não precisam ser forçadas; elas podem surgir espontaneamente devido à temperatura diferente de zero. A vibração térmica usual de uma rede cristalina é, na verdade, muitas excitações vibracionais (fônons) com diferentes comprimentos de onda sobrepostos uns aos outros. Quando a concentração de fônons é alta, ocorre uma transição de fase e o cristal derrete. Em geral, assim que compreendermos em termos de quais excitações um determinado meio condensado deve ser descrito, teremos a chave para suas propriedades termodinâmicas e outras.

Agora vamos conectar duas palavras. Uma onda sonora é um exemplo topologicamente trivial excitação. Isto parece inteligente, mas na sua essência física significa simplesmente que o som pode ser tão baixo quanto desejado, até ao ponto de desaparecer completamente. Um som alto significa fortes vibrações atômicas, um som baixo significa vibrações fracas. A amplitude das vibrações pode ser suavemente reduzida a zero (mais precisamente, ao limite quântico, mas isso não tem importância aqui), e ainda será uma excitação sonora, um fônon. Preste atenção ao fato matemático chave: existe uma operação para alterar suavemente as oscilações para zero - é simplesmente uma diminuição na amplitude. Isto é precisamente o que significa que o fônon é uma perturbação topologicamente trivial.

E agora a riqueza da matéria condensada está ativada. Em alguns sistemas existem excitações que não pode ser suavemente reduzido a zero. Não é fisicamente impossível, mas fundamentalmente – a forma não permite. Simplesmente não existe uma operação suave em todos os lugares que transfira um sistema com excitação para um sistema com a energia mais baixa. A excitação em sua forma é topologicamente diferente dos mesmos fônons.

Veja como ficou. Vamos considerar um sistema simples (chamado de modelo XY) - uma rede quadrada comum, em cujos nós existem partículas com spin próprio, que podem ser orientadas de qualquer forma neste plano. Descreveremos as costas com setas; A orientação da seta é arbitrária, mas o comprimento é fixo. Também assumiremos que os spins das partículas vizinhas interagem entre si de tal forma que a configuração energeticamente mais favorável é quando todos os spins em todos os nós apontam na mesma direção, como em um ferromagneto. Esta configuração é mostrada na Fig. sobraram 2. Ondas de spin podem correr ao longo dele - pequenos desvios de spin em forma de onda em relação à ordem estrita (Fig. 2, à direita). Mas estas são todas excitações comuns e topologicamente triviais.

Agora olhe para a Fig. 3. Aqui são mostradas duas perturbações de formato incomum: um vórtice e um antivórtice. Selecione mentalmente um ponto na imagem e percorra um caminho circular no sentido anti-horário ao redor do centro, prestando atenção ao que acontece com as setas. Você verá que a seta do vórtice gira na mesma direção, no sentido anti-horário, e a seta do antivórtice gira na direção oposta, no sentido horário. Agora faça o mesmo no estado fundamental do sistema (a seta geralmente está imóvel) e no estado com onda de spin (onde a seta oscila ligeiramente em torno do valor médio). Você também pode imaginar versões deformadas dessas imagens, digamos, uma onda giratória em uma carga em direção a um vórtice: ali a flecha também fará uma revolução completa, oscilando levemente.

Após esses exercícios, fica claro que todas as excitações possíveis são divididas em classes fundamentalmente diferentes: se a flecha faz uma revolução completa ao contornar o centro ou não, e se o fizer, então em que direção. Essas situações têm topologias diferentes. Nenhuma mudança suave pode transformar um vórtice em uma onda comum: se você girar as setas, então abruptamente, através de toda a rede ao mesmo tempo e em um grande ângulo ao mesmo tempo. O vórtice, assim como o anti-vórtice, protegido topologicamente: eles, ao contrário de uma onda sonora, não podem simplesmente se dissolver.

Último ponto importante. Um vórtice é topologicamente diferente de uma onda simples e de um antivórtice somente se as setas estiverem estritamente no plano da figura. Se pudermos trazê-los para a terceira dimensão, então o vórtice poderá ser eliminado suavemente. A classificação topológica das excitações depende radicalmente da dimensão do sistema!

Transições de fase topológicas

Estas considerações puramente geométricas têm uma consequência física muito tangível. A energia de uma vibração comum, o mesmo fônon, pode ser arbitrariamente pequena. Portanto, em qualquer temperatura, por mais baixa que seja, essas oscilações surgem espontaneamente e afetam as propriedades termodinâmicas do meio. A energia de uma excitação topologicamente protegida, um vórtice, não pode estar abaixo de um certo limite. Portanto, em baixas temperaturas, não surgem vórtices individuais e, portanto, não afetam as propriedades termodinâmicas do sistema - pelo menos assim se pensava até o início da década de 1970.

Enquanto isso, na década de 1960, através dos esforços de muitos teóricos, foi revelado o problema de compreender o que estava acontecendo no modelo XY do ponto de vista físico. No caso tridimensional usual, tudo é simples e intuitivo. Em baixas temperaturas o sistema parece ordenado, como na Fig. 2. Se você pegar dois nós de rede arbitrários, mesmo os muito distantes, os spins neles oscilarão ligeiramente em torno da mesma direção. Este é, relativamente falando, um cristal de spin. Em altas temperaturas, os spins “derretem”: dois locais distantes da rede não estão mais correlacionados entre si. Há uma clara temperatura de transição de fase entre os dois estados. Se você definir a temperatura exatamente para este valor, o sistema estará em um estado crítico especial, quando as correlações ainda existirem, mas gradualmente, de acordo com a lei de potência, diminuirão com a distância.

Em uma rede bidimensional em altas temperaturas também existe um estado desordenado. Mas em baixas temperaturas tudo parecia muito, muito estranho. Foi provado um teorema estrito (ver teorema de Mermin-Wagner) de que não há ordem cristalina na versão bidimensional. Cálculos cuidadosos mostraram que não é que não exista, simplesmente diminui com a distância de acordo com uma lei de potência - exatamente como em um estado crítico. Mas se no caso tridimensional o estado crítico estava apenas em uma temperatura, então aqui o estado crítico ocupa toda a região de baixa temperatura. Acontece que no caso bidimensional entram em jogo algumas outras excitações que não existem na versão tridimensional (Fig. 4)!

Os materiais que acompanham o Comitê Nobel descrevem vários exemplos de fenômenos topológicos em vários sistemas quânticos, bem como trabalhos experimentais recentes para realizá-los e perspectivas para o futuro. Esta história termina com uma citação do artigo de Haldane de 1988. Nele, como se estivesse dando desculpas, ele diz: “ Embora seja improvável que o modelo específico aqui apresentado seja fisicamente realizável, ainda assim...". Revista 25 anos depois Natureza publica, que relata uma implementação experimental do modelo de Haldane. Talvez os fenómenos topologicamente não triviais na matéria condensada sejam uma das confirmações mais surpreendentes do lema tácito da física da matéria condensada: num sistema adequado incorporaremos qualquer ideia teórica autoconsistente, por mais exótica que possa parecer.

Toda a nossa compreensão dos processos que ocorrem no Universo, as ideias sobre sua estrutura, foram formadas a partir do estudo da radiação eletromagnética, ou seja, fótons de todas as energias possíveis que chegam aos nossos aparelhos vindos das profundezas do espaço. Mas as observações de fótons têm suas limitações: mesmo as ondas eletromagnéticas de energias mais altas não chegam até nós vindas de áreas muito distantes do espaço.

Existem outras formas de radiação - fluxos de neutrinos e ondas gravitacionais. Eles podem lhe contar coisas que os instrumentos que registram ondas eletromagnéticas nunca verão. Para “ver” neutrinos e ondas gravitacionais, são necessários instrumentos fundamentalmente novos. Três físicos americanos, Rainer Weiss, Kip Thorne e Barry Barrish, receberam o Prêmio Nobel de Física este ano pela criação de um detector de ondas gravitacionais e pela prova experimental de sua existência.

Da esquerda para a direita: Rainer Weiss, Barry Barrish e Kip Thorne.

A existência de ondas gravitacionais é prevista pela teoria geral da relatividade e foi prevista por Einstein em 1915. Eles surgem quando objetos muito massivos colidem entre si e geram perturbações no espaço-tempo, divergindo na velocidade da luz em todas as direções a partir do ponto de origem.

Mesmo que o evento que gerou a onda seja enorme – por exemplo, a colisão de dois buracos negros – o efeito que a onda tem no espaço-tempo é extremamente pequeno, por isso é difícil registrá-la, o que requer instrumentos muito sensíveis. O próprio Einstein acreditava que uma onda gravitacional, passando pela matéria, a afeta tão pouco que não pode ser observada. Na verdade, o efeito real que uma onda tem sobre a matéria é bastante difícil de captar, mas podem ser registados efeitos indiretos. Foi exatamente isso que os astrofísicos americanos Joseph Taylor e Russell Hulse fizeram em 1974, medindo a radiação da estrela pulsar dupla PSR 1913+16 e provando que o desvio do seu período de pulsação em relação ao calculado é explicado pela perda de energia levada pelo uma onda gravitacional. Por isso receberam o Prêmio Nobel de Física em 1993.

Em 14 de setembro de 2015, o LIGO, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser, detectou diretamente uma onda gravitacional pela primeira vez. Quando a onda atingiu a Terra, estava muito fraca, mas mesmo este sinal fraco significou uma revolução na física. Para tornar isso possível, foi necessário o trabalho de milhares de cientistas de vinte países que construíram o LIGO.

Demorou vários meses para verificar os resultados do décimo quinto ano, por isso só foram divulgados em fevereiro de 2016. Além da descoberta principal - a confirmação da existência de ondas gravitacionais - havia várias outras ocultas nos resultados: a primeira evidência da existência de buracos negros de massa média (20-60 massa solar) e a primeira evidência de que eles podem se fundir .

A onda gravitacional levou mais de um bilhão de anos para chegar à Terra. Muito, muito longe, além da nossa galáxia, dois buracos negros colidiram um com o outro, 1,3 bilhão de anos se passaram - e o LIGO nos contou sobre esse evento.

A energia de uma onda gravitacional é enorme, mas a amplitude é incrivelmente pequena. Sentir isso é como medir a distância até uma estrela distante com precisão de décimos de milímetro. LIGO é capaz disso. Weiss desenvolveu o conceito: na década de 70, ele calculou quais fenômenos terrestres poderiam distorcer os resultados das observações e como se livrar deles. O LIGO consiste em dois observatórios, cuja distância entre eles é de 3.002 quilômetros. Uma onda gravitacional percorre essa distância em 7 milissegundos, então dois interferômetros refinam as leituras um do outro à medida que a onda passa.

Os dois observatórios LIGO, em Livingston (Louisiana) e Hanford (estado de Washington), estão localizados a 3.002 km um do outro.

Cada observatório tem dois braços de quatro quilômetros que emanam do mesmo ponto em ângulos retos entre si. No interior têm um vácuo quase perfeito. No início e no final de cada braço existe um complexo sistema de espelhos. Passando pelo nosso planeta, uma onda gravitacional comprime levemente o espaço onde um braço está colocado e estica o segundo (sem onda, o comprimento dos braços é estritamente o mesmo). Um raio laser é disparado da mira dos ombros, dividido em dois e refletido nos espelhos; Tendo ultrapassado a distância, os raios se encontram na mira. Se isso acontecer simultaneamente, então o espaço-tempo está calmo. E se um dos raios demorou mais para passar pelo ombro do que o outro, significa que a onda gravitacional alongou seu caminho e encurtou o caminho do segundo raio.

Diagrama de funcionamento do observatório LIGO.

O LIGO foi desenvolvido por Weiss (e, claro, seus colegas), Kip Thorne - o maior especialista mundial na teoria da relatividade - realizou os cálculos teóricos, Barry Barish juntou-se à equipe do LIGO em 1994 e transformou um pequeno - apenas 40 pessoas - grupo de entusiastas numa enorme colaboração internacional LIGO/VIRGO, graças ao trabalho bem coordenado dos seus participantes, foi possível uma experiência fundamental, realizada vinte anos depois.

O trabalho nos detectores de ondas gravitacionais continua. A primeira onda registrada foi seguida por uma segunda, terceira e quarta; este último foi “capturado” não só pelos detectores LIGO, mas também pelo recentemente lançado VIRGO europeu. A quarta onda gravitacional, ao contrário das três anteriores, não nasceu na escuridão absoluta (como resultado da fusão de buracos negros), mas com iluminação completa - durante a explosão de uma estrela de nêutrons; Telescópios espaciais e terrestres também detectaram uma fonte óptica de radiação na área de onde veio a onda gravitacional.

Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne

A Real Academia Sueca de Ciências anunciou os vencedores do Prêmio Nobel de Física de 2017. O prémio será atribuído a Rainer Weiss (metade do prémio), Barry Barish e Kip Thorne, com a redação “pelas suas contribuições decisivas ao detector LIGO e à observação de ondas gravitacionais”. A entrega oficial dos prêmios e medalhas acontecerá em dezembro, após as tradicionais palestras. O anúncio do vencedor foi transmitido ao vivo no site do Comitê Nobel.

Weiss, Thorne e Barish têm sido considerados entre os candidatos mais prováveis ao Prémio Nobel da Física desde 2016, quando a colaboração LIGO e VIRGO detetou ondas gravitacionais provenientes da fusão de dois buracos negros.

Rainer Weiss desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento do detector, um enorme interferômetro com níveis de ruído extremamente baixos. O físico começou trabalhos relacionados na década de 1970, criando pequenos protótipos de sistemas no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Alguns anos depois, protótipos de interferômetros foram criados na Caltech - sob a liderança de Kip Thorne. Mais tarde, os físicos uniram forças.

Diagrama do observatório gravitacional LIGO

Barry Barish transformou uma pequena colaboração entre o MIT e o Caltech em um grande projeto internacional – LIGO. O cientista liderou o desenvolvimento do projeto e a criação dos detectores desde meados da década de 1990.

O LIGO consiste em dois observatórios gravitacionais localizados a 3.000 quilômetros de distância. Cada um deles é um interferômetro Michelson em forma de L. Consiste em dois braços ópticos evacuados de 4 quilômetros. O feixe de laser é dividido em dois componentes, que passam pelos tubos, são refletidos em suas extremidades e novamente combinados. Se o comprimento do braço mudou, a natureza da interferência entre os feixes muda, que é registrada pelos detectores. A grande distância entre os observatórios permite perceber a diferença no tempo de chegada das ondas gravitacionais - partindo do pressuposto de que estas se propagam na velocidade da luz, a diferença no tempo de chegada chega a 10 milissegundos.

Dois detectores LIGO

Você pode ler mais sobre astronomia de ondas gravitacionais e seu futuro em nosso material “”.

Em 2017, o Prémio Nobel foi aumentado em um milhão de coroas suecas – um aumento imediato de 12,5%. Agora são 9 milhões de coroas ou 64 milhões de rublos.

Os vencedores do Prêmio Nobel de Física de 2016 foram os teóricos Duncan Haldane, David Thouless e Michael Kosterlitz. Esses fenômenos incluem, por exemplo, o efeito Hall inteiro: uma fina camada de uma substância altera sua resistência gradativamente com o aumento da indução do campo magnético aplicado a ela. Além disso, a teoria ajuda a descrever a supercondutividade, a superfluidez e o ordenamento magnético em finas camadas de materiais. É interessante que a base da teoria tenha sido lançada pelo físico soviético Vadim Berezinsky, mas, infelizmente, ele não viveu para ver o prêmio. Você pode ler mais sobre isso em nosso material “”.

Vladímir Korolev

, Prêmio Nobel da Paz e Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina. O primeiro Prêmio Nobel de Física foi concedido ao físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen “em reconhecimento aos seus extraordinários serviços prestados à ciência, expressos na descoberta dos notáveis raios posteriormente nomeados em sua homenagem”. Este prêmio é administrado pela Fundação Nobel e é amplamente considerado o prêmio de maior prestígio que um físico pode receber. É concedido em Estocolmo, em uma cerimônia anual em 10 de dezembro, aniversário da morte de Nobel.

Objetivo e seleção

Não mais do que três laureados podem ser selecionados para o Prêmio Nobel de Física. Em comparação com alguns outros Prémios Nobel, a nomeação e seleção para o Prémio de Física é um processo longo e rigoroso. É por isso que o prêmio tornou-se cada vez mais prestigioso ao longo dos anos e acabou se tornando o prêmio de física mais importante do mundo.

Os ganhadores do Nobel são selecionados pelo Comitê do Nobel de Física, que consiste em cinco membros eleitos pela Real Academia Sueca de Ciências. Na primeira fase, vários milhares de pessoas propõem candidatos. Esses nomes são estudados e discutidos por especialistas antes da seleção final.

Os formulários são enviados para aproximadamente três mil pessoas convidando-as a apresentar suas indicações. Os nomes dos indicados não são anunciados publicamente há cinquenta anos, nem são comunicados aos indicados. As listas de indicados e seus indicados são mantidas lacradas por cinquenta anos. Porém, na prática, alguns candidatos tornam-se conhecidos mais cedo.

As candidaturas são analisadas por uma comissão e uma lista de aproximadamente duzentos candidatos preliminares é encaminhada a especialistas selecionados nessas áreas. Eles reduziram a lista para cerca de quinze nomes. O comitê apresenta um relatório com recomendações às instituições relevantes. Embora nomeações póstumas não sejam permitidas, o prêmio pode ser recebido se a pessoa falecer dentro de alguns meses entre a decisão do comitê de premiação (geralmente em outubro) e a cerimônia em dezembro. Até 1974, as premiações póstumas eram permitidas se o destinatário morresse após terem sido concedidas.

As regras para o Prêmio Nobel de Física exigem que a importância de uma conquista seja “testada pelo tempo”. Na prática, isto significa que o intervalo entre a descoberta e o prémio é normalmente de cerca de 20 anos, mas pode ser muito mais longo. Por exemplo, metade do Prêmio Nobel de Física em 1983 foi concedido a S. Chandrasekhar por seu trabalho sobre a estrutura e evolução das estrelas, realizado em 1930. A desvantagem desta abordagem é que nem todos os cientistas vivem o suficiente para que o seu trabalho seja reconhecido. Para algumas descobertas científicas importantes, este prémio nunca foi atribuído porque os descobridores morreram no momento em que o impacto do seu trabalho foi apreciado.

Prêmios

O ganhador do Prêmio Nobel de Física recebe uma medalha de ouro, um diploma com a premiação e uma quantia em dinheiro. O valor monetário depende da receita da Fundação Nobel no ano em curso. Se o prémio for atribuído a mais do que um laureado, o dinheiro é dividido igualmente entre eles; no caso de três laureados, o dinheiro também pode ser dividido em meio e dois quartos.

Medalhas

Medalhas do Prêmio Nobel cunhadas Myntverket na Suécia e na Casa da Moeda Norueguesa desde 1902, são marcas registradas da Fundação Nobel. Cada medalha tem uma imagem do perfil esquerdo de Alfred Nobel no anverso. Medalhas do Prêmio Nobel de física, química, fisiologia ou medicina, a literatura tem o mesmo anverso mostrando uma imagem de Alfred Nobel e os anos de seu nascimento e morte (1833-1896). O retrato de Nobel também aparece no anverso da medalha do Prêmio Nobel da Paz e da medalha do Prêmio de Economia, mas com um design ligeiramente diferente. A imagem no verso da medalha varia de acordo com a instituição premiadora. O verso da medalha do Prêmio Nobel de Química e Física tem o mesmo desenho.

Diplomas

Os ganhadores do Nobel recebem um diploma das mãos do Rei da Suécia. Cada diploma possui um design exclusivo desenvolvido pela instituição concedente para o destinatário. O diploma contém uma imagem e um texto que contém o nome do destinatário e geralmente uma citação sobre o motivo pelo qual recebeu o prêmio.

Prêmio

Os laureados também recebem uma quantia em dinheiro quando recebem o Prêmio Nobel na forma de um documento que confirma o valor do prêmio; em 2009, o bónus em dinheiro foi de 10 milhões de coroas suecas (1,4 milhões de dólares). Os valores podem variar dependendo de quanto dinheiro a Fundação Nobel poderá conceder este ano. Se houver dois vencedores em uma categoria, a bolsa será dividida igualmente entre os beneficiários. Se houver três beneficiários, a comissão de premiação tem a opção de dividir a subvenção em partes iguais ou conceder metade do valor a um beneficiário e um quarto cada aos outros dois.

Cerimônia

O comitê e as instituições que atuam como comitê de seleção do prêmio normalmente anunciam os nomes dos ganhadores em outubro. O prêmio é então concedido em uma cerimônia oficial realizada anualmente na Prefeitura de Estocolmo, em 10 de dezembro, aniversário da morte de Nobel. Os laureados recebem um diploma, uma medalha e um documento comprovativo do prémio em dinheiro.

Laureados

Notas

"O que os ganhadores do Nobel recebem" . Recuperado em 1 de novembro de 2007. Arquivado em 30 de outubro de 2007 na Wayback Machine
"O Processo de Seleção do Prêmio Nobel", Enciclopédia Britânica, acessado em 5 de novembro de 2007 (Fluxograma).
FAQ nobelprize.org
A contribuição de Finn Kydland e Edward Prescott para a macroeconomia dinâmica: a consistência temporal da política econômica e as forças motrizes por trás dos ciclos de negócios (indefinido) (PDF). Site oficial do Prêmio Nobel (11 de outubro de 2004). Recuperado em 17 de dezembro de 2012. Arquivado em 28 de dezembro de 2012.
GINGRAS, Yves. Wallace, Matthew L. Por que se tornou mais difícil prever os vencedores do Prêmio Nobel: Uma análise bibliométrica dos indicados e vencedores dos prêmios de química e física (1901–2007) // Cientometria. - 2009. - Nº 2. -Pág. 401. -DOI:10.1007/s11192-009-0035-9.
Um prêmio nobre (Inglês) // Nature Chemistry: revista. - DOI:10.1038/nchem.372. - Bibcode: 2009NatCh...1..509..
Tom Rios. Laureados com o Nobel de 2009 recebem homenagens | Europa| Inglês (indefinido) . .voanews.com (10 de dezembro de 2009). Recuperado em 15 de janeiro de 2010. Arquivado em 14 de dezembro de 2012.
Os valores do Prêmio Nobel (indefinido) . Prêmio Nobel.org. Recuperado em 15 de janeiro de 2010. Arquivado em 3 de julho de 2006.
“Prêmio Nobel - Prêmios” (2007), em Enciclopédia Britânica, acessado em 15 de janeiro de 2009, em Enciclopédia Britânica Online:
Medalha – uma medalha tradicional(Sueco). Meuntverket. Recuperado em 15 de dezembro de 2007. Arquivado em 18 de dezembro de 2007.
"O Prêmio Nobel da Paz" Arquivado em 16 de setembro de 2009 na Wayback Machine, "Linus Pauling: Awards, Honors, and Medals", Linus Pauling e a natureza da ligação química: uma história documental, Biblioteca Valley, Universidade Estadual de Oregon. Recuperado em 7 de dezembro de 2007.