Francuz Serge Haroche (68) i Amerikanac David Wineland (68) 1990-ih godina pokazali su kako se pojedinačne čestice mogu promatrati, a da se njihova neobična kvantna svojstva ne poremete, što je znanstvenicima ranije bio veliki problem. Naime, poznato je da je samo mjerenje uništavalo osjetljive kvantne čestice, odnosno njihova kvantna stanja te su se ona pretvarala u klasična.

Wineland je na temelju svojih otkrića već konstruirao najprecizniji sat na svijetu koji se koristi za istraživanja Einsteinove teorije relativnosti.

Manipulacija kvantnim svijetom

Tehnike mjerenja kvantnih sustava koje su smislili novopečeni nobelovci su istovremeno i slične i različite: Wineland zarobljava atome i mjeri ih svjetlom, odnosno fotonima, a Haroche zarobljava fotone i mjeri ih atomima.

Haroche je dobio nagradu za svoj rad na tzv. optičkim šupljinama optočenim malim supravodljivim ogledalima koja su postavljena na udaljenost od nekoliko centimetara i ohlađena na temperaturu blizu apsolutne nule na -273,15°C. Fotoni se u toj šupljini stvaraju i nestaju zahvaljujući kvantnim fluktuacijama u prostoru. Tijekom boravka u njoj reflektiraju se od zrcala milijardama puta - dulje od desetinke sekunde, što je dovoljno dugo da za to vrijeme prijeđu oko 40.000 kilometara. Ovakvo zarobljavanje fotona omogućilo je istraživanje njihova kvantnog ponašanja. U svojim eksperimentima Haroche je ispaljivao atome rubidija jedan za drugim u šupljinu u kojoj su oni, prije nego što bi izašli na drugoj strani, ulazili u interakcije s fotonima. Jedan atom rubidija ne može apsorbirati jedan foton, jer foton nije odgovarajuća količina energije koja bi pobudila njegov prelazak u više energetsko stanje. No električno polje fotona ipak malo mijenja energetske razine atoma. Ove promjene mogu se izmjeriti kada atom izađe na drugoj strani. Što je najvažnije, foton se pritom ne uništava. Na taj način Haroche je uspio saznati je li u šupljini bilo zarobljenih fotona, a da ih nije uništio.

Winelandov pristup problemu bio je drukčiji. On je zarobio nabijene atome, odnosno pozitivne ione električnim poljem i potom u njih ispaljivao laserske zrake kako bi ih natjerao da poprime određeno kvantno stanje. Naime, laseri hlade ione tako što suzbijaju njihovo nasumično kretanje uzrokovano toplinom i potiskuju ih na najniže energetsko stanje. Preciznim pulsovima lasera potom je povećavao energiju iona za male vrijednosti i tako stvarao kvantnu superpoziciju u kojoj ion ima jednaku vjerojatnost da će zauzeti najniže energetsko stanje kao i sljedeće više.

Očekivao se Nobel za Higgsa

Izbor je izazvao prilično veliko iznenađenje među fizičarima širom svijeta, jer su svi uglavnom očekivali da će Nobelova nagrada ići znanstvenicima s područja istraživanja Higgsova bozona. No neki stručnjaci smatraju da Akademija jednostavno nije imala vremena reagirati na najnovija otkrića u CERN-u, jer su objavljena tek u srpnju kada je lista prijedloga već bila dovršena.

Profesor Haroche kaže da je za nagradu saznao tijekom šetnje. 'Bio sam sretan. Prolazio sam ulicom pored klupe tako da sam mogao odmah sjesti', rekao je i dodao: 'Šetao sam se sa suprugom i vraćao se kući kada sam ugledao švedski pozivni broj, shvatio sam da je to stvarnost i bio oduševljen.'

Dvojica znanstvenika podijelit će osam milijuna švedskih kruna odnosno oko 0,93 milijuna eura.