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2018年のノーベル物理学賞は、強力なレーザーを使って極小の粒子を研究する専門家の3人の研究者に授与された。
今年の受賞者は3名に分けられ、その半分は米国ホルムデルのベル研究所のアーサー・アシュキン氏に贈られます。彼は「光ピンセット」を発明しました。光ピンセットとは、2本の光線の間に原子、粒子、ウイルスを閉じ込める技術です。
賞金の残りの半分は、ミシガン大学のジェラール・ムルー氏とカナダのウォータールー大学のドナ・ストリックランド氏が分け合う。
ストリックランド氏は物理学賞を受賞した3人目の女性であり、55年ぶりの受賞者です。ちなみに、男性は207人が同賞を受賞しています。これは、欧州原子核研究機構（CERN）の物理学者が、女性は物理学研究において劣っていると主張し、激しい非難を浴びてからわずか数日後のことでした。
もし女性が物理学の研究を行う能力があるかどうか確信が持てなかった人がいたとしたら、この賞が授与されるタイミングはこれ以上ないほど良かっただろう。
「女性物理学者を称える必要があります。なぜなら、私たちは今まさに活躍しているからです。そして、願わくば、時が経てば、この動きはより速いペースで前進し始めるでしょう」とストリックランド氏は受賞に際して述べた。「私もその一人であることを光栄に思います。」
科学ジャーナリストで作家のアンジェラ・サイニ氏は、「これ以上ないタイミングでの素晴らしいニュース」と述べた。ストリックランド准教授がノーベル賞を受賞したことで、教授に昇進するのではないかとの見方もある。
今年の受賞者は、アーサー・アシュキン氏が96歳でノーベル賞受賞者として最高齢記録を更新したことで、新たな記録を打ち立てました。彼はレーザーが発明された直後の1960年代にレーザー技術の研究を始めました。これは、テレビドラマ「スタートレック」で、宇宙空間にある物体、たとえ小惑星であっても、触れることなく回収できる光線が描かれた直後のことでした。当時はSFの世界の話のように思えましたが、アシュキン氏はそれを現実のものとして証明しました。
アシュキンの光ピンセット技術は、放射圧と呼ばれる現象を利用しています。レーザービームの最も強い部分は中心にあり、光がビームの経路上にある物体に及ぼす放射圧は、ビームの最も強い部分へと押し寄せます。光は強く集束され、微粒子をビームの中心へと押し寄せます。これにより微粒子は中心にしっかりと固定されるため、「光ピンセット」と呼ばれています。
この技術における最大のブレークスルーの一つは1987年に起こりました。アシュキンが光ピンセットを用いて、生きた細菌に損傷を与えることなく捕獲することに成功したのです。これにより、生物学者はついに生物系に損傷や変化を与えることなく研究できるようになったのです。光ピンセットは今日でも生物学において重要なツールであり続けています。
ムルーとストリックランドの研究は、人類が作り出した史上最短かつ最強のレーザーパルスを実現する方法の発明につながった。
1985年、ストリックランド博士論文の始まりとなる論文の中で、2人は光を生成するのに使われる材料を損傷せずに高強度レーザーのパルスを短くする方法を説明した記事を発表しました。
レーザーパルスは減速され、増幅され、最終的により短い時間に圧縮されます。パルスが時間的に圧縮されて短くなると、より多くの光が同じ小さな空間に凝縮されます。つまり、パルスの強度が大幅に増加するということです。
この技術は現在ではチャープパルス増幅（CPA）と呼ばれ、高強度レーザーを生成する標準的な方法となりました。今日では、矯正眼科手術を含む様々な用途で世界中で利用されています。
受賞者3人が開発したレーザー技術にはさまざまな応用可能性があるが、その多くは生物学分野におけるものである。
「レーザーは科学研究、特に量子の世界を探る研究において、ますます多くの機器として利用されています」と、物理学者でアナウンサーのジム・アル＝ハリーリ氏は述べた。「レーザーはピンセットのように原子を操作したり動かしたりすることができ、原子や分子に微小な高速エネルギーパルスを送り込んでその挙動を調べることもできます。さらに、私が非常に興味を持っている量子生物学という新しい分野において、生細胞に影響を与える量子の世界の秘密の一部を理解するのにも役立つ可能性があります。」
ストリックランドは現在カナダで研究を続けており、一方ジェラール・ムルーはフランスに戻り、現在はレーザー技術における欧州全体の取り組みに携わっている。
アシュキン氏は96歳だが、相変わらず多忙なようだ。ノーベル委員会に対し、「最新の論文で非常に忙しい」ため、インタビューは受けられないかもしれないと語った。
この記事はWIRED UKで最初に公開されました。
