נובל בפיזיקה: על מה הם זכו?
הזוכים בפרס נובל לפיזיקה ל-2005 נבחרו "על התרומה לתיאוריה הקוונטית של קוהרנטיות קוונטית ועל התרומה לפיתוחה של ספקטרוסקופיה מדויקת מבוססת לייזר הכוללת את טכניקת ה'מסרק האופטי'". מה זה אומר?
פרס נובל לפיזיקה השנה חולק לשני חצאים: חצי מהפרס הוענק לרוי גלאובר מאוניברסיטת הרווארד שבארה"ב על פיתוח התיאוריה הקוונטית של האופטיקה. החלק השני של הפרס ניתן לצמד מדענים: ג'ון הול מאוניברסיטת קולורדו שבארה"ב ותיאודור האנש ממכון מקס-פלנק לאופטיקה קוונטית ומאוניברסיטת מינכן שבגרמניה. שני המדענים, שהתבססו על התיאוריה של גלאובר, פיתחו שיטה למדידה מדויקת מאוד באמצעות קרן לייזר של תדירות האור הנפלט מאטומים וממולקולות.
האור שאנו רואים, הוא סוג של קרינה אלקטרו-מגנטית בדיוק כמו גלי הרדיו שעליהם מתבססים שידורים אלחוטיים של טלוויזיה, טלפונים סלולריים ושידורי לוויין. התיאוריה המתארת את האור כגלים פותחה כבר באמצע המאה ה-19 (1850 ואילך) על ידי מקסוול, ובעזרתה בנו את המשדרים והמקלטים המוכרים לנו.
בדיוק לפני מאה שנים, ב-1905, הסביר אלברט איינשטיין את התופעה המכונה האפקט הפוטו-אלקטרי. בהסברו טען איינשטיין שקרינה אלקטרו-מגנטית עוברת כ"חבילות של אנרגיה" שקיבלו את השם "קוונטים". קוונטה של אור, הקרויה פוֹטוֹן, מתנהגת כחלקיק. היה זה אחד מחמשת המאמרים שפרסם איינשטיין ב"שנה המופלאה" שלו, אירוע המצוין עכשיו, 100 שנים לאחר מכן, ב"שנת הפיזיקה העולמית". על תגליתו זו, ולא על תורות היחסות, קיבל איינשטיין את פרס נובל לפיזיקה בשנת 1921.
משתי התיאוריות, של מקסוול ושל איינשטיין, נובע שהאור מתנהג התנהגות כפולה – לעתים כגל ולעתים כזרם של חלקיקים – תופעה המכונה הדואליות של האור. חתן הפרס השנה, רוי גלאובר, ביסס את תחום האופטיקה הקוונטית, המסביר את האופטיקה בשיטותיה של התיאוריה הקוונטית. הוא הצליח לדוגמה להסביר את ההבדל בין מקור אור "חם", כמו נורת להט, הפולטת אור בתדרים רבים ובמופעים (פאזות) רבים, לבין לייזרים הפולטים אור בתדר יחיד ובמופע אחיד.
שני חתני הפרס האחרים, הול והאנש, פיתחו שיטת שמאפשרות למדוד את תדירות האור בדיוק של 15 ספרות אחרי הנקודה. באמצעות השיטה הזאת אפשר לבנות היום לייזירם בעלי צבעים חדים ביותר. שיטת המדידה שלהם, המכונה "מסרק תדרים" מאפשרת לקבוע את יציבותם של קבועים פיזיקליים לאורך זמן, לבנות מנגנונים מדויקים ביותר למדידת זמן ולשפר את טכנולוגיה ה-GPS.
הכתבה באדיבות חמד"ע - המרכז לחינוך מדעי בתל-אביב .
לפנייה לכתב/ת 
