Sarajevski fizičar Dejan Milošević dio važnog eksperimenta u Berlinu: Novi korak u kontroli svjetlosti

Istraživanje su proveli N. Zhavoronkov i U. Bengs iz Max Born instituta u Berlinu, zajedno s Miloševićem, profesorom Prirodno-matematičkog fakulteta Univerziteta u Sarajevu i članom Akademije nauka i umjetnosti Bosne i Hercegovine.

Rad je objavljen u maju 2026. godine u časopisu Physical Review Research.

U središtu istraživanja nalazi se pitanje kako proizvesti vrlo kratkotalasnu svjetlost, ali istovremeno kontrolisati i način na koji se njeno električno polje okreće.

Takva kontrola važna je kada naučnici žele istraživati procese koji se odvijaju na nivou atoma i elektrona.

Kako nastaje svjetlost mnogo veće energije

Kada veoma snažan laserski impuls djeluje na atom, može osloboditi jedan od njegovih elektrona.

Elektron se zatim ubrzava pod djelovanjem laserskog polja i, pod određenim uslovima, može se vratiti prema matičnom atomu. Pri tom povratku oslobađa energiju u obliku fotona.

Na taj način nastaje svjetlost frekvencije višestruko veće od početnog laserskog zračenja.

Proces se naziva generiranje viših harmonika i jedan je od ključnih alata moderne atomske, molekularne i optičke fizike.

Problem je, međutim, u tome što naučnicima nije dovoljna samo visoka energija zračenja. Za mnoge eksperimente potrebno je precizno kontrolisati i njegovu polarizaciju.

Milošević se ovim problemom bavi decenijama

Dejan Milošević je još 2000. godine, zajedno s Wilhelmom Beckerom i Richardom Kopoldom, objavio teorijski rad o generiranju cirkularno polariziranih viših harmonika pomoću dvije laserske komponente različitih frekvencija koje rotiraju u suprotnim smjerovima.

Takva laserska polja nazivaju se bicirkularnim.

Njihova posebnost je u tome što omogućavaju putanju elektrona koja pogoduje njegovom povratku prema atomu i emisiji zračenja određene energije i polarizacije.

Milošević je kasnije nastavio razvijati teorijski opis ovog procesa.

U radu iz 2015. godine pokazao je i zašto harmonici jednog smjera cirkularne polarizacije mogu biti izraženiji od harmonika suprotnog smjera.

To je važno jer omogućava stvaranje izvora svjetlosti čije se osobine mogu ciljano podešavati.

Šta je sada pokazao eksperiment u Berlinu

U najnovijem eksperimentu istraživači su kombinovali laserska polja talasnih dužina 1.200 i 400 nanometara.

Podešavanjem njihovih intenziteta uspjeli su kontrolisati spektar emitovanog zračenja i dobiti harmonike kod kojih dominantno prevladava jedan smjer rotacije električnog polja.

Mjerenja su pokazala vrlo visok stepen eliptičnosti zračenja, iznad 0,9, pri čemu vrijednost jedan odgovara idealno cirkularno polariziranoj svjetlosti.

Eksperiment je time potvrdio teorijska pravila koja opisuju pojavu i relativnu jačinu različitih harmonika.

Važno je naglasiti da cirkularno polarizirani viši harmonici nisu prvi put proizvedeni u ovom eksperimentu. Novi rezultat predstavlja daljnji korak u preciznoj kontroli tog procesa i njegovom teorijskom razumijevanju.

Milošević je u ovom istraživanju dao teorijsko objašnjenje rezultata dobivenih u laboratoriji.

Zašto je takva svjetlost važna

Jedna od mogućih primjena vezana je za proučavanje kiralnosti.

Najjednostavniji primjer kiralnosti su ljudske šake. Lijeva i desna šaka izgledaju kao slike u ogledalu, ali se ne mogu potpuno preklopiti.

Slična svojstva imaju i brojne molekule.

Cirkularno polarizirana svjetlost omogućava naučnicima da razlikuju kako takvi sistemi reaguju na zračenje koje rotira u jednom ili drugom smjeru.

Ovakvo zračenje može se koristiti i za proučavanje magnetnih osobina materijala.

Posebno je značajna njegova veza s atosekundnom fizikom.

Atosekunda predstavlja milijarditi dio milijarditog dijela sekunde. Impulsi takvog trajanja omogućavaju praćenje izuzetno brzih procesa, uključujući kretanje i promjene elektrona u atomima i molekulama.

Značaj te oblasti potvrđen je i Nobelovom nagradom za fiziku 2023. godine, koja je dodijeljena Pierreu Agostiniju, Ferencu Krauszu i Anne L’Huillier za razvoj eksperimentalnih metoda za stvaranje atosekundnih impulsa svjetlosti.

Zašto je rezultat značajan i za BiH

U radu objavljenom u Physical Review Researchu kao institucije autora navedeni su Max Born institut u Berlinu, Prirodno-matematički fakultet Univerziteta u Sarajevu i Akademija nauka i umjetnosti Bosne i Hercegovine.

To znači da istraživač s Univerziteta u Sarajevu neposredno učestvuje u razvoju teorije kojom se objašnjavaju rezultati eksperimenta izvedenog u jednoj od vodećih evropskih laboratorija za lasersku fiziku.

Ovakva saradnja posebno je važna za sredine koje nemaju pristup izuzetno skupoj eksperimentalnoj infrastrukturi.

Teorijski modeli, računarske simulacije i međunarodna saradnja omogućavaju da istraživači iz BiH učestvuju u projektima koji su na samom vrhu savremene fizike.

Milošević je i osnivač naučnoistraživačke grupe Samophys na Odsjeku za fiziku Prirodno-matematičkog fakulteta u Sarajevu, koja se bavi atomskom, molekularnom i optičkom fizikom.

Ko je Dejan Milošević

Dejan Milošević rođen je 1959. godine u Sarajevu.

Fiziku je diplomirao na Univerzitetu u Sarajevu 1981. godine, a magistrirao i doktorirao u Beogradu.

Dio profesionalne karijere proveo je u sarajevskom Zraku, gdje je radio na optičkom dizajnu, laserskim i termovizijskim uređajima.

Redovni je član Akademije nauka i umjetnosti Bosne i Hercegovine.

Međunarodno društvo Optica prepoznalo je njegov doprinos teoriji interakcije snažnih laserskih polja s materijom, atosekundnoj fizici i razvoju naučnog obrazovanja u Bosni i Hercegovini.

Njegov naučni rad na kontroli viših harmonika traje više od dvije decenije, a najnoviji eksperiment iz Berlina predstavlja još jednu važnu provjeru i nadogradnju tog teorijskog rada.

Rezultat pokazuje da se svojstva svjetlosti kojom se istražuje svijet elektrona mogu kontrolisati sve preciznije, a dio tog znanja nastaje i na Univerzitetu u Sarajevu.