جایزه نوبل فیزیک امسال به دو دستاورد علمی مهم اختصاص یافته که به شکل‌گیری بنیان جوامع شبکه‌ای دنیای امروز کمک کرده‌اند. این دستاوردها نه‌تنها ابزارهای جدیدی را برای کاوش‌های علمی تولید کرده‌اند، که نوآوری‌های عملی فراوانی را در زندگی روزمره تک‌تک انسان‌ها به‌وجود آورده‌اند.
چارلز کائو از دانشگاه چینی هنگ‌کنگ، ویلارد بویل و جورج اسمیت از آزمایشگاه بل در ایالات متحده موفق شدند جایزه نوبل فیزیک 2009 را از آن خود کنند. چارلز کائو، نیمی از جایزه امسال را برای کشف تاریخی خود در چگونگی استفاده از فیبرهای نوری برای انتقال پرتوهای نور دریافت کرده است. ویلارد بویل و جورج اسمیت نیز هریک یک‌چهارم جایزه را برای اختراع مدارهای نیمه‌رسانای تصویربرداری یا همان سی.سی.دی‌ها دریافت کرده‌اند.
هریک از برندگان یک لوح نفیس دست‌ساز و یک مدال طلای نوبل که چهره آلفرد نوبل روی آن حک شده دریافت خواهند کرد و مبلغ جایزه که ده میلیون کرون سوئد ( بیش‌از یک میلیون دلار آمریکا) است، به نسبت‌های یادشده بین آنها تقسیم خواهد شد.
فیبر نوری
در سال 1966 / 1345، چارلز کائو با اکتشاف خود، تحولی عظیم را در فیبرهای نوری به‌وجود آورد. او موفق شد با محاسبات دقیق، نشان دهد که چگونه می‌توان پرتوهای نور را با استفاده از فیبرهای نوری شیشه‌ای، تا مسافت‌های طولانی انتقال داد. او نشان داد که می‌توان با استفاده از رشته‌های نازک شیشه خالص، سیگنال‌های نور را تا فواصل چند صد کیلومتری منتقل کرد و این، در مقایسه با ابعاد 20 متری فیبرهای نوری در دسترس در دهه 1960 / 1340 غیر قابل تصور بود. اما این اشتیاق کائو بود که به دیگر پژوهشگران انگیزه داد تا دیگر توانایی‌های بالقوه این ابزار جدید را آشکار کنند؛ به‌طوری که تنها 4 سال بعد، در سال 1970 / 1349 نخستین فیبر نوری فراخالص تولید شود.
فیبرهای نوری امروز در نقش شبکه انتقال اطلاعات، جامعه ارتباطی امروز را تغدیه می‌کند و اصلی‌ترین بخش ارتباطات پهن‌باند دنیای امروز مانند اینترنت است. نور درون رشته‌های نازک از شیشه حرکت می‌کند و تقریبا تمام اطلاعات صوتی-تصویری و داده‌ها را در همه جهت‌ها منتقل می‌کند. به کمک این فناوری می‌توان نوشته‌ها، موسیقی، تصویر و ویدیو را در کسری از ثانیه به سراسر جهان منتقل کرد.
اگر می‌توانستیم تمام فیبرهای نوری زمین را در امتداد یکدیگر قرار دهیم، یک میلیارد کیلومتر درازا می یافت که می‌شد با آن، تقریبا فاصله زمین تا سیاره زحل را پوشاند. با این همه فیبر نوری می‌توان 25هزار بار را دور زد! حواسمان باشد که این همه، غیر از هزاران کیلومتر فیبرهای نوری است که هر روز تولید می‌شود.
دوربین‌های دیجیتال
اما دستاورد دیگری که سهمی عظیم در دنیای ارتباطی امروز برعهده دارد، فناوری تولید تصاویر دیجیتال است که نیمی از جایزه نوبل امسال را به خود اختصاص داده است. در سال 1969 / 1347، ویلارد بویل و جورج اسمیت نخستین فناوری موفق تصویربرداری را با استفاده از حسگرهای دیجیتالی اختراع کردند. این ابزار سی.سی.دی نام گرفت.
سی.سی.دی‌ها با استفاده از اثر فتوالکتریک کار می‌کنند، پدیده‌ای که آلبرت اینشتین توانست آن را به درستی توضیح دهد و جایزه نوبل 1921 / 1300 را از آن خود کند. طی این پدیده، پرتوهای نور می‌توانند الکترون‌های مدار آخر برخی عناصر را از آنها جدا کنند و با انرژی دادن به آنها، جریان الکتریکی تولید کنند. اما دردسر طراحی و ساخت حسگر تصویری این بود که در مدت زمانی اندک، سیگنال‌های الکتریکی را از تعداد زیادی نقاط تصویری (پیکسل) گردآوری کرد و خواند.
سی.سی.دی‌ها اکنون چشم الکترونیکی اغلب دوربین‌های دیجیتالی امروزی هستند. این ابزار توانست با ثبت الکترونیکی تصاویر به‌جای استفاده از فیلم و نگاتیو، انقلابی در عکاسی به‌وجود آورد و با استفاده از قالب‌های دیجیتالی، فرایند پردازش و توزیع آنها را متحول سازد. استفاده گسترده از فناوری سی.سی.دی در تصویربرداری‌های پزشکی بخصوص درعکسبرداری از درون بدن انسان، شرایط بهتری را برای تشخیص و درمان بیماری‌ها فراهم آورده است.
عکاسی دیجیتال هم‌چنین به ابزاری بی‌بدیل در بسیاری از عرصه‌های تحقیقاتی تبدیل شده است. سی.سی.دی، فرصت‌های جدیدی را برای آشکارکردن آن‌چه تاکنون از نظرها پنهان مانده بود، فراهم کرده و به ما کمک کرده تا تصاویری با شفافیت ایده‌آل را از دوردست‌ترین نقاط عالم گرفته تا ژرف‌ترین نقاط اقیانوس، تهیه کنیم.
در مورد برندگان نوبل فیزیک امسال
چارلز کوئن کائو شهروند ایالات متحده و انگلستان است. او در سال 1933 / 1312 در شانگهای چین متولد شد. در سال 1965 / 1344 توانست دکتری خود را در مهندسی برق از امپریال کالج لندن دریافت کند. وی مدیریت بخش مهندسی برق را در آزمایشگاه‌های استاندارد تله‌کامیونیکیشن انگلستان برعهده داشت و در سال 1996 / 1375 بازنشسته شد.
ویلارد بویل، در سال 1924 / 1303 در امهرست کانادا متولد شد. دکترای فیزیک خود را در سال 1950 / 1329 از دانشگاه مک‌گیل کانادا دریافت کرد. آخرین سمت او، مدیر اجرایی بخش علوم ارتباطات در آزمایشگاه‌های بل بود و در سال 1979 / 1358 بازنشسته شد.
جورج اسمیت، در سال 1930 / 1319 در وایت‌پلینز نیویورک متولد شد و دکترای فیزیک خود را در سال 1959 / 1338 از دانشگاه شیکاگو دریافت کرد. او در سال 1986 / 1375 بازنشسته شد.
نظر شما