Cosa ha fatto per me il Premio Nobel per la Fisica?

Ogni ottobre, il premio Nobel è in cima alle notizie di fisica. Il lavoro riconosciuto da questo prestigioso premio sembra spesso molto lontano dalla nostra vita quotidiana, con premi assegnati per cose come “Metodi ottici per lo studio della risonanza hertziana negli atomi” E “Spiegazione della struttura quantistica delle interazioni elettrodeboli“.

Tuttavia, questi lodevoli progressi nella nostra comprensione di base del mondo hanno spesso conseguenze molto reali e pratiche per la società.

Per citarne alcuni, la fisica vincitrice del Premio Nobel ci ha regalato computer portatili, illuminazione a LED efficiente, modelli climatici e radioterapia per il cancro.

Magneti e quaderni sottili

Nel 2007, il Premio Nobel per la fisica è stato assegnato congiuntamente a Peter Grünberg e Albert Fert per la loro scoperta “Resistenza magnetica gigante“.

Alla fine degli anni ’80, Grunberg e Vert (e i loro gruppi di ricerca) stavano studiando in modo indipendente strati molto sottili di magneti. Entrambi osservarono che l’elettricità scorre attraverso gli strati in modo diverso a seconda della direzione dei campi magnetici.

Questi team stavano cercando di comprendere le proprietà fondamentali dei magneti molto sottili. Tuttavia, le loro scoperte hanno portato a qualcosa che ora diamo per scontato: i laptop.

A quel tempo, la maggior parte dei computer memorizzava le informazioni su un disco rigido fatto di materiale magnetico. Per leggere le informazioni dall’unità è necessario un sensore di campo magnetico molto piccolo e molto preciso.

La scoperta della magnetoresistenza gigante ha consentito lo sviluppo di sensori più sensibili, che a loro volta hanno reso più piccoli i dischi rigidi e i computer. (Oggi, i dischi rigidi magnetici sono superiori ai dischi rigidi più piccoli.) Dischi fissi.)

Per saperne di più: Come memorizzare i dati su un singolo magnete delle dimensioni di un atomo

In breve, non avremmo i computer portatili senza la scoperta che ha vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 2007.

L’impatto di questa ricerca, come di gran parte della ricerca di base, è stato del tutto inaspettato.

Momento della lampadina

Tuttavia, a volte la ricerca fisica ha sempre uno scopo pratico. Un esempio è la ricerca di un’illuminazione ad alta efficienza energetica.

Le vecchie lampadine a incandescenza sono in gran parte inefficienti. Poiché funzionano riscaldando il filo finché non diventa incandescente, sprecano molta energia sotto forma di calore. Infatti, meno del 10% dell’energia che consumano viene utilizzata per produrre luce.

Negli anni ’80, gli scienziati si resero conto che i diodi emettitori di luce, o LED – piccoli componenti elettronici che emettono luce di un colore specifico – sarebbero diventati fonti di luce più efficienti. Ma c’era un problema. Sebbene i LED rossi e verdi siano stati sviluppati a metà del XX secolo, nessuno sapeva come realizzare i LED blu.

I LED sono sottili sandwich di materiali che rispondono all’elettricità in un modo molto speciale. Quando un elettrone si sposta da un livello energetico a un altro all’interno di una sostanza, emette luce di un certo colore.

Tutti e tre i colori della luce (rosso, verde e blu) saranno necessari per produrre il tipo di luce bianca che le persone desiderano nelle loro case e nei luoghi di lavoro.

All’inizio degli anni ’90, al culmine di quasi 30 anni di lavoro da parte di diversi gruppi, furono ritrovati i LED blu mancanti. Nel 2014, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura Ha vinto il Premio Nobel per la fisica Scoprire.

Gli strati di materiali scelti per formare il sandwich, così come la qualità di ciascuno strato, dovevano essere ottimizzati per creare il primo LED blu. Dalla scoperta iniziale, gli scienziati dei materiali hanno continuato a migliorare la progettazione e la produzione per rendere i LED blu più efficienti.

Per saperne di più: Lo schermo del tuo telefono ha appena vinto il Premio Nobel per la Fisica

L’illuminazione rappresenta fino al 20% del consumo totale di elettricità. Le luci a LED vengono utilizzate per ca Un sesto dell’energia Come le lampadine a incandescenza. Inoltre durano molto più a lungo, con una durata di circa 25.000 ore.

Modelli climatici, radiazioni e oltre

Gli sforzi ambientali probabilmente non sono ciò che viene in mente quando si pensa al Premio Nobel per la fisica. Un altro esempio che mi viene in mente è lo studio di un sistema disordinato e complesso che è di grande importanza per tutti noi: il clima terrestre.

La metà del Premio Nobel per la fisica 2021 è stato assegnato a Seyokuro Manabe e Klaus Hasselmann, gli scienziati che hanno sviluppato I primi modelli del tempo e del clima della Terra. Il loro lavoro ha anche collegato il riscaldamento globale all’attività umana.

Delle 222 persone che hanno vinto il Premio Nobel per la fisica dal 1901, solo tre erano donne. Forse la più famosa di queste tre è Marie Curie, che ricevette un quarto del premio nel 1903.

Il lavoro di Curie sulla comprensione di come gli atomi decadono in altri tipi di atomi, producendo radiazioni nucleari, ha cambiato profondamente la vita nel ventesimo secolo.

Lo studio delle radiazioni nucleari ha portato allo sviluppo di armi nucleari, ma anche alla radioterapia contro il cancro. Inoltre, ciò ha portato alla datazione al carbonio per determinare l’età dei manufatti, permettendoci di comprenderli meglio Civiltà antiche.

Quindi, quando sappiamo chi riceverà il Premio Nobel per la fisica 2023, indipendentemente dal suo scopo – le previsioni includono la ricerca sull’informatica quantistica, sulla “luce lenta” e sulla “materia autoassemblante” – possiamo essere sicuri di una cosa. La ricerca vincitrice finirà probabilmente per avere un impatto straordinario sulle nostre vite, che a prima vista potrebbe non essere evidente.