Πάθος για το ακραίο φως

{AR}«Στην επιστήμη μιλάμε όλοι την ίδια γλώσσα… Είναι όνειρό μου αυτό το πράγμα. Να μπορέσουμε να εξουδετερώσουμε τη ραδιενέργεια που εκπέμπουν τα κατάλοιπα από τα πυρηνικά εργοστάσια. Ασχολούμαστε επάνω σε αυτό μαζί με τον Τόσι Τατζίμα, που είναι από την Ιαπωνία, όχι γιατί το βρήκαμε εύκολο αλλά ακριβώς γιατί είναι δύσκολο. Και έχουμε δρόμο ακόμη μέχρι να γίνει κάτι. Αλλά οι επιστήμονες πρέπει κάθε τόσο να καθαρίζουν και την τουαλέτα. Δηλαδή εκεί που βρωμίζουν να βρίσκουν έναν τρόπο να καθαρίζουν κιόλας». {AR}
Τα λόγια αυτά τα επαναλαμβάνει παντού όπου βρεθεί ο Ζεράρ Μουρού (Gerard Mourou) και το ότι είναι κάτοχος του βραβείου Νομπέλ 2018 για τη Φυσική βοηθάει σίγουρα τουλάχιστον να τα ακούν περισσότεροι άνθρωποι. Σήμερα, στα 75 του χρόνια, ταξιδεύει συνεχώς ανά τον κόσμο και μιλάει με πάθος για τα όσα καινούργια μπορούν να γίνουν με τη βοήθεια συσκευών λέιζερ, οι οποίες με τη δική του συμβολή από το 1985 εξελίσσονται συνεχώς και με τεράστια άλματα. Από το χειρουργείο ενός νοσοκομείου για λεπτεπίλεπτες εγχειρήσεις στα μάτια μέχρι έναν διαστημικό σταθμό που θα μπορεί να αυτοπροστατευθεί από τα όσα μεταλλικά σκουπίδια απειλούν να συγκρουστούν μαζί του καθώς περιστρέφονται με ταχύτητες χιλιάδων χιλιομέτρων την ώρα.
Από τον Δεκέμβριο του 2018 που έκανε την υποχρεωτική για κάθε νομπελίστα ομιλία στη Στοκχόλμη, κατά τη διάρκεια της τελετής απονομής του βραβείου από τον βασιλιά της Σουηδίας, κάθε διάλεξή του έχει τον ίδιο τίτλο: «Πάθος για το ακραίο φως». Και συνήθως καταφέρνει να παρασύρει τους ακροατές του να τον ακολουθήσουν στα περίπου 45 λεπτά της ομιλίας του σε μια πτήση που το πιο εντυπωσιακό της είναι το κυνηγητό για όλο και πιο σύντομους παλμούς ακτίνων λέιζερ.
Σήμερα έχουμε φθάσει με άνεση η διάρκειά τους να είναι μόλις ένα δισεκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου. Τι καταφέρνουμε κόβοντας σε τόσο λεπτές φέτες τον χρόνο; Στέλνοντας παλμούς με μικρή σχετικά ενέργεια, αλλά μέσα σε ένα τόσο μικρό χρονικό διάστημα, η διαίρεση των δύο δείχνει πως εξαπολύθηκε μια ακτίνα φωτός που είχε ισχύ μεγαλύτερη από το να έχουμε αθροίσει την ισχύ όλων των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο και τα φωτόνια που συγκροτούν αυτή την πανίσχυρη ακτίνα να ασκούν όπου «πέσουν» πίεση αντίστοιχη, σχηματικά βεβαίως, με όση θα ασκούσαν 10 εκατομμύρια αντίγραφα του Πύργου του Αϊφελ επάνω στην άκρη ενός από τα δάχτυλά μας!

{ME}Με το φως στα άκρα του{ME}
Ενα από τα πράγματα που αγαπάει περισσότερο να κάνει ο Ζεράρ Μουρού, όταν δεν είναι μέσα σε κάποιο εργαστήριο, είναι το σκι. Γεννήθηκε στην Αλμπερτβίλ, μια πόλη στη Νοτιοανατολική Γαλλία, εκεί όπου ξεκινούν οι Αλπεις. Σπούδασε Φυσική στο Πανεπιστήμιο της Γκρενόμπλ και πήρε το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο Πιερ και Μαρί Κιουρί στο Παρίσι, το 1973. Στη συνέχεια, περνώντας τον Ατλαντικό, βρέθηκε στο μικρό αλλά γνωστό για το καλό επίπεδό του στην έρευνα ιδιωτικό Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ, στη Νέα Υόρκη.
Εκεί, γύρω στο 1983, μαζί με τη φοιτήτριά του Ντόνα Στρίκλαντ, η οποία εργαζόταν για το διδακτορικό της, προσπαθούσε να δημιουργήσει τις προϋποθέσεις για να μπορούν να ενισχύονται οι υπερσύντομοι παλμοί των ακτίνων λέιζερ χωρίς να καταστρέφουν το κρυσταλλικό υλικό της συσκευής εξαιτίας της μεγάλης ισχύος τους. Διότι αυτό σήμαινε πως τεράστια ποσότητα ενέργειας έπρεπε να περάσει μέσα σε αφάνταστα μικρό χρονικό διάσημα. Και η θερμότητα που προέκυπτε κατέστρεφε πανάκριβο υλικό.
Οπως του αρέσει να διηγείται ο Ζεράρ Μουρού, «όταν πας για σκι, την ώρα που σε πηγαίνει και πάλι ο ανελκυστήρας προς τα επάνω δεν μπορείς να κάνεις κάτι άλλο από το να σκέφτεσαι διάφορα πράγματα. Και εκεί ξαφνικά μού ήλθε μια ιδέα. Τα παράτησα όλα, πήρα το αυτοκίνητο και γύρισα πίσω κατ’ ευθείαν στο εργαστήριο. Για να πω στη βοηθό πώς θα πρέπει να γίνει». Η Ντόνα Στρίκλαντ τού απάντησε, μάλλον απογοητευμένη, πως αυτό που της ζητούσε παραήταν «εύκολο».
Τώρα πια ο καθηγητής Μουρού όταν το διηγείται προσθέτει πως ναι μεν ήταν εύκολο αλλά αποδείχθηκε πως άξιζε ένα Νομπέλ. Ακόμα και στην τελετή της απονομής η Ντόνα Στρίκλαντ είπε με ειλικρίνεια ότι ακόμη δεν καταλαβαίνει πώς μια εργασία που έπιανε μόλις τρεις σελίδες στο περιοδικό όταν έγινε η δημοσίευσή της, το 1985, οδήγησε σε αυτό το κορυφαίο βραβείο. Αλλά η εξέλιξη των πραγμάτων δικαιολογεί απόλυτα τους κραδασμούς που προκάλεσε. Διότι η ανάπτυξη των συσκευών λέιζερ είχε κολλήσει ακριβώς σε εκείνο το σημείο από το 1970. Και η απόσταση των περίπου 35 χρόνων από τότε μπορεί να απαλύνει τις προσωπικές αναμνήσεις αλλά δεν μπορεί να αλλάξει τους νόμους της Φυσικής. Γι’ αυτό και ο τίτλος «ακραίο φως» στις διαλέξεις του καθηγητή έχει την κυριολεκτική αιτία του.
Ο δείκτης διάθλασης που μαθαίνουμε στο σχολείο για το απλό φως μάς παραδίδεται στην πιο απλή και «βολική» μορφή του που λέγεται και γραμμική. Το φως όμως που βγαίνει από τις συσκευές λέιζερ είναι διαφορετικό, «πρόκειται για στρατό φωτονίων, και αυτός ο στρατός προχωρεί συντεταγμένος και με βήμα ομοιόμορφο», όπως του αρέσει να λέει. Αποκτά ένταση. Οσο μεγαλώνει η ένταση μιας ακτίνας λέιζερ, ο δείκτης διάθλασης, που έως τότε καθοριζόταν μόνο από το υλικό από όπου περνούσε το φως, αποκτά και ένα δεύτερο κομμάτι. Αυτό όμως τώρα μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό και εξαρτάται από την ένταση της ίδιας της ακτίνας. Εκεί αρχίζει και η ακραία συμπεριφορά του φωτός, η μη γραμμική, η οποία όμως ταυτόχρονα εισάγει και τα πιο ενδιαφέροντα φαινόμενα, τα μη γραμμικά, όπως λέγονται.
Διότι μια ακτίνα, όσο λεπτή και να φαίνεται στο ανθρώπινο μάτι, είναι στην ουσία ένας κύλινδρος και γι’ αυτό παρουσιάζεται μια αύξηση έντασης από την περιφέρεια προς το κέντρο της. Και το αποτέλεσμα είναι να μην μπορεί να συνεχίζει να είναι κυλινδρική επ’ άπειρον. Εκεί εμφανίζεται το φαινόμενο Κερ, όπου ο δείκτης διάθλασης αυξάνεται με την ένταση. Η δέσμη αρχίζει να συγκλίνει σε ένα σημείο, αυτοεστιάζεται όπως λέγεται, και σε εκείνο το σημείο της αυτοεστίασης συγκεντρώνεται τόση ενέργεια ώστε να μπορεί να κάψει το υλικό όπου μέσα σε αυτό διαδίδεται.