Rezultati istraživanja, u kojem je učestvovao i sarajevski fizičar, objavljeni su 11. maja 2026. godine u uglednom naučnom časopisu „Physical Review Research“.

Riječ je o istraživanju koje otvara nove mogućnosti za proučavanje procesa unutar atoma, ponašanja elektrona, strukture molekula i magnetnih osobina materijala.

Milošević, profesor na Prirodno-matematičkom fakultetu Univerziteta u Sarajevu i član Akademije nauka i umjetnosti BiH, decenijama se bavi teorijskim proučavanjem interakcije laserske svjetlosti i materije. Njegovi raniji proračuni pomogli su u objašnjenju rezultata do kojih su došli njemački istraživači.

Naučni rad potpisuju istraživači Maks Born instituta N. Žavoronkov i U. Bengs, zajedno s Miloševićem, koji je dao teorijsko objašnjenje eksperimentalnih rezultata.

Od teorijskih proračuna u Sarajevu do eksperimenta u Berlinu

U središtu istraživanja nalazi se ekstremno ultraljubičasto zračenje, poznato kao XUV, čije se osobine mogu kontrolisati odgovarajućom kombinacijom laserskih polja.

Kada snažno lasersko polje djeluje na atom, elektron može napustiti atom, ubrzati se, a zatim vratiti matičnom jonu. Prilikom ponovnog vezivanja oslobađa se energija u obliku fotona, odnosno čestice svjetlosti. Tako nastaje zračenje čija frekvencija može biti višestruko veća od frekvencije početnog lasera. Taj proces poznat je kao generisanje viših harmonika.

Za određene naučne eksperimente nije dovoljno proizvesti zračenje odgovarajuće energije. Važno je kontrolisati i njegovu polarizaciju, odnosno način na koji se mijenja smjer električnog polja.

Kod linearno polarizovane svjetlosti električno polje oscilira duž jednog pravca, dok kod cirkularno polarizovane svjetlosti njegov vrh opisuje krug. Rotacija se može odvijati u dva suprotna smjera, a upravo je kontrola tog kretanja jedno od pitanja kojima se Milošević bavi tokom svoje naučne karijere.

Šta je sarajevski fizičar predvidio još 2000. godine?

Milošević je zajedno s Vilhelmom Bekerom i Ričardom Kopoldom još 2000. godine razvio detaljan teorijski opis nastanka cirkularno polarizovanih viših harmonika pomoću dva laserska polja različitih frekvencija koja rotiraju u suprotnim smjerovima. Takva kombinacija poznata je kao bicirkularno polje.

Istraživači su nastojali da objasne kako kretanje elektrona utiče na nastanak zračenja. Jedno cirkularno polarizovano lasersko polje uglavnom otežava povratak elektrona matičnom jonu, dok pažljivo odabrana kombinacija dva polja omogućava putanje koje pogoduju njegovom povratku i emitovanju zračenja.

Teorijski modeli pokazali su kako osobine laserskih polja utiču na efikasnost procesa i polarizaciju nastale svjetlosti.

Milošević je 2015. godine dodatno razradio ove modele, proširivši ih na atome s više elektrona. Njegovi proračuni objasnili su zbog čega harmonici jednog smjera cirkularne polarizacije mogu biti intenzivniji od onih koji rotiraju u suprotnom smjeru.

Time je otvorena mogućnost proizvodnje zračenja s izraženijom željenom polarizacijom. Pojednostavljeno, teorijski rad omogućio je predviđanje frekvencija svjetlosti koje nastaju u određenim uslovima, kao i smjera rotacije električnog polja koji će prevladavati.

Njemački istraživači potvrdili predviđanja

U eksperimentu sprovedenom u Berlinu korištena su laserska polja talasnih dužina 1.200 i 400 nanometara, čije su frekvencije u omjeru jedan prema tri.

Mijenjanjem intenziteta tih polja istraživači su uspjeli da proizvedu spektre u kojima dominiraju harmonici istog smjera rotacije.

Eksperimentalno su provjerena pravila koja određuju pojavu pojedinih harmonika i njihove međusobne intenzitete. Mjerenja su pokazala eliptičnost veću od 0,9, pri čemu vrijednost jedan označava idealnu cirkularnu polarizaciju.

Rezultati predstavljaju potvrdu teorijskih predviđanja i dodatni napredak u mogućnosti kontrole zračenja. Ipak, cirkularno polarizovani viši harmonici nisu prvi put proizvedeni u ovom eksperimentu.

Milošević je već 2015. godine bio koautor međunarodnog naučnog rada o generisanju takvog zračenja u području mekih iks-zraka. Najnovije istraživanje odnosi se na ekstremno ultraljubičasto zračenje, odnosno XUV, i predstavlja dalji razvoj i provjeru ranijih teorijskih modela.

Zašto je ovo važno za nauku?

Mogućnost preciznog upravljanja polarizacijom svjetlosti ima značajnu primjenu u proučavanju materije. Jedno od područja u kojima se takvo zračenje koristi jeste istraživanje kiralnosti molekula.

Kiralnost se može objasniti primjerom ljudskih šaka. Lijeva i desna šaka predstavljaju odraze u ogledalu, ali ih nije moguće potpuno preklopiti. Slične osobine mogu imati i molekule, a cirkularno polarizovana svjetlost omogućava proučavanje procesa koji zavise od tih razlika.

Milošević je još u svom radu iz 2015. godine ukazivao na mogućnosti primjene takvog zračenja.

Drugo važno područje odnosi se na istraživanje magnetnih osobina materijala. Raniji međunarodni eksperimenti pokazali su da se pomoću cirkularno polarizovane svjetlosti, proizvedene laserskim izvorima, mogu mjeriti razlike u apsorpciji zračenja povezane s magnetizmom uzoraka.

Ovakvi rezultati značajni su i za atosekundnu fiziku, oblast koja proučava izuzetno brze procese unutar materije. Jedna atosekunda predstavlja milijarditi dio milijarditog dijela sekunde.

Svjetlosni impulsi tako kratkog trajanja omogućavaju naučnicima da prate promjene elektronskih stanja. Značaj ovog naučnog područja potvrđen je i Nobelovom nagradom za fiziku 2023. godine, koja je dodijeljena Pjeru Agostiniju, Ferencu Kraušu i Ani L'Hulije za razvoj eksperimentalnih metoda stvaranja atosekundnih svjetlosnih impulsa za proučavanje dinamike elektrona.

Razvoj laserskih izvora omogućava da se određena istraživanja sprovode u laboratorijama bez korištenja velikih akceleratorskih postrojenja. Iako je za to i dalje potrebna sofisticirana oprema, takve metode proširuju mogućnosti naučnog proučavanja materije.

Ko je profesor Dejan Milošević?

Dejan Milošević rođen je 1959. godine u Sarajevu, gdje je 1981. diplomirao fiziku na Univerzitetu u Sarajevu. Magistrirao je 1986, a doktorirao 1990. godine u Beogradu.

Tokom profesionalne karijere radio je i u sarajevskoj kompaniji „Zrak“, gdje se bavio optičkim dizajnom i razvojem optičkih, laserskih i termovizijskih uređaja.

Redovni član Akademije nauka i umjetnosti BiH postao je 2012. godine. Njegov naučni rad prepoznat je i u međunarodnim stručnim krugovima. Međunarodno društvo „Optica“ istaklo je njegov doprinos teoriji interakcije laserske svjetlosti i materije, atosekundnoj nauci i unapređenju naučnog obrazovanja u BiH.

U biografiji koju je objavila „Optica“ navodi se i da je tokom opsade Sarajeva nastavio naučna istraživanja. Uz pomoć jedne humanitarne organizacije uspio je da pošalje naučni rad u stručni časopis, a da je rad objavljen saznao je tek nakon završetka rata.

Višedecenijski rad sarajevskog fizičara sada je dobio još jednu eksperimentalnu potvrdu kroz saradnju s istraživačima iz Berlina. Rezultati pokazuju kako se teorijska predviđanja mogu koristiti za precizniju kontrolu svjetlosti i razvoj metoda za proučavanje procesa unutar atoma, uz direktan naučni doprinos istraživača sa Univerziteta u Sarajevu, piše Oslobođenje.