En 2005, il a souhaité poursuivre une activité scientifique comme professeur de physique à l'université d'État de l'Ohio[3].
Il est colauréat du prix Nobel de physique 2023 pour ses contributions à la science attoseconde, aux côtés de Ferenc Krausz et d'Anne L'Huillier[6],[7],[8]Anne L'Huillier et Pierre Agostini, étaient tous deux chercheurs au CEA[9] où la première a découvert en 1986 la possibilité de générer des impulsions laser ultra-courtes, par un mécanisme qui n'a été bien identifié qu'en 1996. En 2001, Pierre Agostini (CEA/SPAM) a démontré comment mesurer des durées d'impulsions laser attosecondes (10-18 s).
Pierre Agostini a publié en 1979 les premières observations expérimentales d'ionisation de gaz sous fort champ infrarouge[10]. A partir de 1994, les travaux de son équipe sur ‘l’ionisation assistée par laser’, en collaboration avec Harm Geert Muller de l’Institut AMOLF à Amsterdam sur la plateforme laser du LOA (Laboratoire d’Optique Appliquée de l’ENSTA à Palaiseau) ont posé les jalons de la méthode RABBIT qui permet de mesurer la durée d'une impulsion attoseconde. La méthode, initialement proposée par une équipe de théoriciens, consiste à analyser par spectroscopie électronique les photo-électrons résultant de l'interaction sur des atomes d'argon, d'un mélange entre les harmoniques et une fraction du faisceau initial infrarouge. Les interférences entre les différentes voies d'ionisation permettent d'avoir accès à la phase relative des différentes harmoniques, ce qui permet de remonter, connaissant l'intensité, la fréquence et la phase de ces harmoniques, à la largeur temporelle des impulsions. En 2001, son équipe a ainsi publié l'observation d'un train d'impulsions de 250 as[11].
Les deux percées expérimentales bien distinctes d'Anne L'Huillier et de Pierre Agostini, puis les travaux de Ferenc Krausz et ceux complémentaires d'Anne L'Huillier. ont ainsi ont ouvert la voie à la physique de l'attoseconde, permettant les études aujourd'hui ultimes de la dynamique des électrons[7].
↑ a et b« Pierre Agostini, Ferenc Krausz et Anne L’Huillier sont honorés du Prix Nobel de physique », Le Temps, (ISSN1423-3967, lire en ligne, consulté le )
↑(en) Thierry Ruchon, Christian Cornaggia, Stefan Haessler et Pascal Monot, « Attosecond Science: an emerging field brought to light by the Physics Nobel Prize », Photoniques, no 122, , p. 21–24 (ISSN1629-4475 et 2269-8418, DOI10.1051/photon/202212221, lire en ligne, consulté le )
↑« Nobel de physique 2023 pour Anne L'Huillier et Pierre Agostini pour leurs travaux initiés et conduits au CEA », Site WEB CEA, (lire en ligne)
↑P. Agostini, F. Fabre, G. Mainfray et G. Petite, « Free-Free Transitions Following Six-Photon Ionization of Xenon Atoms », Physical Review Letters, vol. 42, no 17, , p. 1127–1130 (DOI10.1103/PhysRevLett.42.1127, lire en ligne, consulté le )
↑(en) P. M. Paul, E. S. Toma, P. Breger et G. Mullot, « Observation of a Train of Attosecond Pulses from High Harmonic Generation », Science, vol. 292, no 5522, , p. 1689–1692 (ISSN0036-8075 et 1095-9203, DOI10.1126/science.1059413, lire en ligne, consulté le )