David Wineland: fizyka kwantowa jest jak gra wideo

Amerykanin David J. Wineland podzielił się tegoroczną nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki z Francuzem Serge'm Haroche. Nagrodzono go za "przełomowe metody eksperymentalne pozwalające na pomiary i manipulacje indywidualnymi układami kwantowymi".

Jak stwierdził sam noblista w jednym z wywiadów, lubi swoją pracę, ponieważ może w niej bawić się wymyślnymi zabawkami i ma to praktyczne zastosowanie. Dla niego to, jak sam mówi, przypomina wspaniałą grę video, której reguły są jeszcze nieznane. Winelandowi w codziennej pracy podoba się także to, że jest w niej tak wiele matematyki.

David J. Wineland urodził się 24 lutego 1944 w Milwaukee. Uczył się w Encina High School w Sacramento. W roku 1965 skończył studia na University of California w Berkeley, w roku 1970 pod kierunkiem późniejszego noblisty Normana Ramseya zrobił doktorat na Harvardzie. Następnie pracował w zespole Hansa Dehmelta z University of Washington (który dostał Nobla razem z Ramseyem w roku 1989), po czym w roku 1975 przeniósł się do National Bureau of Standards - przemianowanym później na National Institute of Standards and Technology w Boulder w Kolorado - gdzie zajmował się dokładnością pomiarów częstotliwości, w tym udoskonalaniem zegarów atomowych. Tam właśnie pracuje do dziś - współpracuje również z University of Colorado.

Jak powiedział Wineland w jednym z wywiadów, dzięki dokładniejszym zegarom możliwa jest bardziej precyzyjna nawigacja - choćby w systemie GPS. Pomiary pozycji z dokładnością do ułamków milimetra mogą w przyszłości na przykład pozwolić na przewidywanie trzęsień Ziemi. Gdy tylko pojawia się nowy, dokładniejszy zegar - ktoś znajduje dla niego zastosowanie. Drgające atomy o tyle przewyższają wahadła czy kryształy kwarcu, że wszystkie atomy tego samego pierwiastka są jednakowe - a co za tym idzie - drgają tak samo. Jeszcze dokładniejsze są zegary wykorzystujące elektrony czy pojedyncze jony.

Prace Winelanda, które przyniosły mu Nobla, dotyczyły optyki, zwłaszcza chłodzenia jonów za pomocą lasera w pułapkach jonowych oraz wykorzystania schwytanych jonów w konstrukcji komputerów kwantowych. Wineland i Hans Dehmelt jako pierwsi zaproponowali wykorzystanie do schładzania schwytanych w pułapkę jonów. Przeprowadzone w roku 1978 eksperymenty potwierdziły, że taki efekt rzeczywiście występuje. Dalsze badania dotyczyły zegarów atomowych, kwantowego przetwarzania informacji pomiarów i kontroli stanów kwantowych.

Wineland jest członkiem American Physical Society i American Optical Society. Został też wybrany do National Academy of Sciences w roku 1992. Jest laureatem licznych nagród.

PAP - Nauka w Polsce

Fot. Wiki Commons