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Physik-Nobelpreis 2018 Optische Pinzette und superkurze Laserpulse

Der Nobelpreis für Physik 2018 geht an den US-Wissenschaftler Arthur Ashkin, den französischen Forscher Gérard Mourou und Donna Strickland aus Kanada. Sie werden für ihre bahnbrechenden Entwicklungen in der Laserphysik ausgezeichnet.

Stand: 08.10.2018 | Archiv

Physik-Nobelpreisträger Gérard Mourou, Arthur Ashkin,  Donna Strickland | Bild: Ecole polytechnique, Jérémy Barande;  University of Waterloo; The Royal Swedish Academy of Science

Erstmals seit mehr als einem halben Jahrhundert erhält wieder eine Frau den Physiknobelpreis. Die Kanadierin Donna Strickland wird zusammen mit dem Franzosen Gérard Mourou für ihre Methode zur Generierung hoch intensiver, ultrakurzer optischer Impulse geehrt. Die andere Hälfte des Preises geht an den US-Amerikaner Arthur Ashkin für eine optische Pinzette und ihre Anwendung in biologischen Systemen. Die Erfindungen der diesjährigen Preisträger hätten die Laserphysik revolutioniert, begründete die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm ihre Entscheidung.

Mit Laserstrahlen lebendige Bakterien packen

Mit der optischen Pinzette lassen sich winzige Partikel, Atome, Viren und andere lebende Zellen mit einem Laserstrahl packen. Dieses neuartige Werkzeug erlaubte Ashkin einen alten Science-Fiction-Traum wahr werden zu lassen, nämlich physische Objekte mithilfe des Strahlungsdrucks von Licht zu bewegen. Ihm gelang es, kleine Partikel in das Zentrum eines Laserstrahls zu stoßen und dort festzuhalten. Zu einem Durchbruch kam es 1987, als Ashkin die Pinzette dazu benutzte, um lebende Bakterien zu fassen, ohne sie dabei zu verletzen. Er begann sofort, biologische Systeme zu untersuchen. Heute ist die optische Pinzette ein weitverbreitetes Werkzeug, um die Mechanismen des Lebens zu untersuchen, etwa Proteine, molekulare Motoren, DNA oder das Innenleben von Zellen.

"Diese Technologie hat völlig neue Möglichkeiten geschaffen, die Maschinerie des Lebens zu beobachten. Science-Fiction ist Wirklichkeit geworden."

Aus der Begründung der Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften

Superkurze und intensive Laserpulse

Die zweite Hälfte des Preises teilen sich der Franzose Gérard Mourou und Donna Strickland aus Kanada. Sie werden für ihre Methode zur Generierung hoch intensiver, ultrakurzer optischer Impulse geehrt. Strickland und Mourou hätten den Weg zur Entwicklung des kürzesten und intensivsten Laserimpulses geebnet, den Menschen je geschaffen hätten, begründete die Akademie ihre Preisvergabe. Diese Technik, genannt CPA (chirped pulse amplification), habe neue Forschungsfelder eröffnet und zu zahlreichen Anwendungen in Medizin und Industrie geführt. Heute wird sie beispielsweise bei Augenoperationen eingesetzt. Der 1944 geborene Mourou arbeitet an der École polytechnique bei Paris. Die 15 Jahre jüngere Strickland hat bei ihm studiert.

Dritte weibliche Nobelpreisträgerin für Physik

Vor Donna Strickland haben erst zwei Frauen den Physiknobelpreis erhalten: Marie Curie 1903 und Maria Goeppert-Mayer im Jahr 1963.

"Zuerst muss man denken: Das ist verrückt."

Erste Reaktion von Donna Strickland auf die Nachricht des Nobelkomitees

Auch Arthur Ashkin ist ein außergewöhnlicher Preisträger. Mit 96 Jahren ist er der älteste Mensch, dem bislang ein Nobelpreis zuerkannt wurde.

Verleihungszeremonie im Dezember

Die Auszeichnung ist mit neun Millionen schwedischen Kronen (rund 870.000 Euro) dotiert und wird für bahnbrechende Forschungen und nicht für eine Lebensleistung vergeben. Sie kann auf bis zu drei Personen verteilt werden. Im vergangenen Jahr waren der in Berlin geborene Rainer Weiss sowie Kip Thorne und Barry Barish für den Nachweis von Gravitationswellen im All mit dem Preis geehrt worden. Übergeben werden die Preise am 10. Dezember, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel, in Stockholm.

Deutsche Physik-Nobelpreisträger

Chronik: Physik-Preisträger der vergangenen Jahre

  • 2017: Rainer Weiss, Barry Barish und Kip Thorne (alle USA) für den ersten direkten Nachweis im All entstehender Gravitationswellen
  • 2016: David Thouless, Duncan Haldane und Michael Kosterlitz (Großbritannien) für ihre Arbeiten zu seltsamen und ungewöhnlichen Zustände von Materie.
  • 2015: Takaaki Kajita (Japan) und Arthur B. McDonald (Kanada) für die Entdeckung, dass auch Neutrinos Masse besitzen
  • 2014: Isamu Akasaki, Hiroshi Amano and Shuji Nakamura aus Japan für ihre Erfindung der LED als einer neuen energiesparenden und umweltfreundlichen Lichtquelle
  • 2013: Der Belgier François Englert und der Brite Peter Higgs für ihre Entdeckung des Elementarteilchens Higgs-Boson
  • 2012: Der Franzose Serge Haroche und der Amerikaner David J. Wineland für die von ihnen entwickelten Methoden Quantenteilchen zu messen, ohne dass diese kleinsten Teilchen der Materie Schaden nehmen.
  • 2011: Die US-Amerikaner Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt, Adam G. Riess erhalten die Auszeichnung, weil sie durch das Beobachten von Supernovae beweisen konnten, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt.
  • 2010: Die Briten Andre Geim und Konstantin Novoselov für die Entwicklung von Graphem, dem dünnsten und stärksten Material aus Kohlenstoff.
  • 2009: Charles Kuen Kao, Willard Sterling Boyle und George Elwood Smith für ihre Forschung mit Lichtimpulsen und Lichtsensoren im Einsatz moderner Kommunikationsmittel.
  • 2008: Der US-Amerikaner japanischer Herkunft Yoichiro Nambu und seine japanischen Kollegen Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa erhalten die Auszeichnung für ihre Erkenntnisse in der Teilchenphysik.
  • 2007: Der Deutsche Peter Grünberg vom Forschungszentrum Jülich der Helmholtz-Gemeinschaft zusammen mit dem Franzosen Albert Fert für ihre Beiträge zur Erforschung des Riesen-Magnet-Widerstands, der für den Lesevorgang bei Computer-Festplatten verwendet wird.
  • 2006: John C. Mather und George F. Smoot (beide USA) für den Nachweis winziger Temperaturschwankungen in der sogenannten kosmischen Hintergrundstrahlung, dem "Echo des Urknalls".
  • 2005: Roy J. Glauber (USA) für Grundlagen der Quantenoptik sowie John L. Hall (USA) und Theodor W. Hänsch (Deutschland) für die Entwicklung einer Laser-basierten Präzisionsmesstechnik für Lichtfrequenzen.
  • 2004: David J. Gross, H. David Politzer und Frank Wilczek (alle USA) für Erkenntnisse zur Kraft zwischen den kleinsten Materieteilchen im Atomkern, den Quarks.
  • 2003: Alexej Abrikosow (USA und Russland), Vitali Ginsburg (Russland) und Anthony Leggett (USA und Großbritannien) für bahnbrechende Arbeiten zu Supraleitern und Supraflüssigleiten.
  • 2002: Raymond Davis (USA), Masatoshi Koshiba (Japan) und Riccardo Giacconi (USA) für die Entdeckung kosmischer Röntgenstrahlen und Neutrinos.
  • 2001: Wolfgang Ketterle (Deutschland), Eric A. Cornell (USA) und Carl E. Wieman (USA) für die Erschaffung des Bose-Einstein- Kondensats, der fünften Erscheinungsform der Materie neben fest, flüssig, gasförmig und dem Plasma.

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