私が物理学でノーベル賞を受賞したという発表以来、チャープパルス増幅（CPA）の実用化に大きな注目が集まっています。
人々がそれが自分たちにどのような影響を与えるのかを知りたいと思うのは当然です。しかし科学者としては、社会が基礎科学にも同じように関心を持ってくれればと願っています。結局のところ、その応用は、好奇心に基づく研究があってこそ成り立つのです。科学そのもののために科学について学ぶことは、支援する価値があります。
ジェラール・ムル氏と、私は共同でノーベル賞を受賞しており、1980年代半ばにCPAを開発しました。きっかけは、レーザーの強度を桁違いに、つまり千倍単位で高められないかというムル氏の疑問でした。当時、彼はロチェスター大学での私の博士課程の指導教授でした。ムル氏は、低エネルギーの超短パルス光を引き伸ばし、増幅し、そして圧縮することを提案しました。大学院生だった私は、その詳細を担当しました。
レーザー物理学に革命をもたらすという目標
目標は、基礎科学の分野である高強度レーザー物理学に革命をもたらすことでした。私たちは、この相互作用において、高強度の光が物質をどのように変化させ、物質が光にどのような影響を与えるのかを、レーザーによって明らかにしたいと考えていました。
レーザーの構築には1年かかりました。私たちは、レーザーの強度を桁違いに高められることを証明しました。実際、CPAは観測された中で最も強力なレーザーパルスをもたらしました。私たちの発見は、原子が高強度の光とどのように相互作用するのかについての世界の理解を変えました。
今日一般的に使われている実用的な用途が見えてくるまでには、約10年かかりました。
多くの実用的な応用
高強度パルスは持続時間が短いため、レーザーは照射された部分のみを損傷します。その結果、透明な素材に理想的な、精密で清潔な切断が可能になります。外科医はレーザー眼科手術中に、CPAを用いて患者の角膜を切開することができます。また、携帯電話のガラス部品をきれいに切断することもできます。
科学者たちは、高強度レーザーに関して得られた知見を活かし、最も強力なCPAレーザーを用いて陽子を加速させる方法の開発に取り組んでいます。
いつの日か、加速された粒子が、現在では除去できない脳腫瘍を外科医が取り除く助けとなることが期待されています。将来的には、CPAレーザーが宇宙ごみを軌道から押し出し、地球の大気圏に送り込むことで、宇宙ごみを燃え尽きさせ、稼働中の人工衛星と衝突しないようにできるかもしれません。
多くの場合、実用的な応用は、当初の発見から数年、あるいは数十年遅れて実現します。
アルバート・アインシュタインは1917年にレーザーの方程式を導きましたが、セオドア・メイマンが初めてレーザーを実証したのは1960年のことでした。アイシドア・ラビは1938年に初めて核磁気共鳴を測定しました。彼はその研究により1944年に物理学のノーベル賞を受賞しました。この研究は、磁気共鳴画像法（MRI）、いわゆるMRIの発明につながりました。人間の患者に対する初めてのMRI検査は1977年に実施されました。
確かに、応用は大きな注目に値します。しかし、そこに到達する前に、研究者はまずその背後にある基本的な問いを理解しなければなりません。
「基礎科学」という用語は、一部の人々に、日常生活とは縁遠く、自分たちの生活には実際には影響しないという誤った印象を与えるかもしれません。さらに、「基礎」という言葉には、「単純な」という非科学的な意味があり、基礎科学における重要性を損なっています。
科学者には、資金と時間の面で、好奇心に基づく長期的な基礎科学研究を追求する機会を与えなければなりません。産業や経済に直接的な影響を及ぼさない研究にも価値があります。好奇心旺盛な研究者が新しい発見を目指して取り組むことから、何が生まれるかは誰にも分かりません。
