Wallenberg Scholars

Atomfysik på frammarsch

Anne L’Huillier rör sig i en värld som består av partiklar som är mindre än man kan föreställa sig. Som atomfysiker studerar hon elektroner som rör sig i atomer och molekyler. Det första genombrottet kom när hon och hennes forskargrupp kunde mäta världens kortaste ljuspuls, det andra när de fångade elektroner på film.

För att få en liten förståelse för vilka snabba rörelser som Anne L’Huillier studerar så måste man mäta tiden i attosekunder.

En attosekund motsvarar ungefär en triljondels sekund. Eller 10 upphöjt i minus 18 sekunder, eller för att få ett mer begripligt perspektiv.

– En attosekund förhåller sig till en sekund på ungefär samma sätt som en sekund förhåller sig till universums ålder, förklarar Anne L’Huillier.

Attosekundpulser bildas när en atom befinner sig i ett starkt elektromagnetiskt fält. Elektronernas svängningar ger upphov till ny strålning med högre frekvens, övertoner. Dessa övertoner kan sedan under speciella förhållanden samverka och bilda »tåg« av attosekundspulser.

År 2003 lyckades Anne och hennes forskargrupp skapa och mäta en 170 attosekund lång attosekundpuls, som då var världens kortaste puls. Och det var med hjälp av dessa pulser och »stroboskopteknik« som de två år senare, för första gången i världen, kunde visa rörliga bilder på en elektronvåg som just slitit sig från atomkärnan och guppat i väg på en ljusvåg.

– Det är otroligt mycket som hänt sedan publiceringen av upptäckten, 2005, och fram till i dag, konstaterar hon lugnt.

Indirekta tillämpningar

Högeffektlaserlaboratoriet vid Lund Laser Centre, som är det enda av sitt slag i Skandinavien, är ett respekterat laboratorium i världen, delvis tack vare Anne L’Huillier.

Forskningen som bedrivs i labbet är, liksom på de flesta håll, helt nyfikenhetsstyrd men tillsammans driver de olika labben på laserutvecklingen och bidrar på så vis indirekt till flera praktiska tillämpningar.

– Våra önskemål tvingar laserföretagen till ständig utveckling som kan vara bra även inom andra områden, berättar Anne L’Huillier.

Högeffektlaserlaboratoriet är fyllt av olika avancerade lasersystem som används för att skapa strålning.

– Nästan all utrustning är finansierad av Wallenbergstiftelsen. Vårt nyaste lasersystem, som jag köpte med hjälp av Wallenberg Scholar-anslaget, baseras på hög repetitionsfrekvens som ger nästan en miljon pulser per sekund vilket möjliggör en rad experiment vi inte kunna genomföra tidigare. Den vi använde när vi gjorde filmen klarade »bara« 1000 pulser per sekund.

I takt med att storleken på anslagen växt har också hennes forskargrupp utökats från en mindre skara till dagens omkring 15 personer.

Ett växande område

Just nu jobbar Anne L’Huillier och hennes grupp med att försöka mäta hur lång tid det tar för en elektron att lämna en atom. Forskargruppen har tidigare framförallt experimenterat med gas.

– Vi vill nu också göra det på en yta, och titta på nanostrukturer. Det är mycket svårare. Därför kommer vi att samarbeta med bland andra forskare inom fasta tillstånds fysik och kondenserad materia, berättar Anne L’Huillier.

I början av 1900-talet hade atomfysiken sin glansperiod men trängdes sedan allt mer ut av både kärnfysik och elementarpartikelfysik. Men i och med laser- och datorutvecklingen har den fått en renässans och är åter igen i ropet. Det visade inte minst 2012 års Nobelpris i fysik som gick till två forskare som uppfunnit och utvecklat metoder för att styra och mäta enskilda kvantpartiklar.

– Det märks också att allt fler blir intresserade av vårt forskningsfält. Attofysik är ett område som växer, bekräftar Anne L’Huillier.

Experimentalist och teoretiker

Anne L’Huillier kom från Paris till labbet i samband med att det startades 1992 för att delta i ett forskningssamarbete under några månader. Hon återvände sedan under 1994 och anställdes 1995. Två år senare utsågs hon till professor vid Lunds universitet.

– Det som är så roligt med attofysik är att det är så kreativt, det finns både tekniska och teoretiska utmaningar. Vi är främst experimentalister men även teoretiker och ibland lite av ingenjörer. Jag känner verkligen att jag valt rätt jobb. Sedan älskar jag att undervisa, det berikar också forskningen, konstaterar hon.

2011 fick hon Unescos pris för kvinnor inom vetenskap, med avsikt att uppmuntra kvinnor inom teknik och naturvetenskap. Fysik med ultrakorta laserpulser är i mycket männens värld.

– Jag har två, tre kvinnliga kollegor i världen som jag har kontakt med.

Anne L’Huillier menar att stödet från familjen och kollegor har var viktigt för hennes karriär. Något hon tror kan vara ännu viktigare för kvinnor än män.

Text Carina Dahlberg
Bild Magnus Bergström