三位科學(xué)家獲2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 為電子按下快門”的三位科學(xué)家
時(shí)間：2023-10-03 23:31 來源：川北在線綜合 責(zé)任編輯：毛青青
原標(biāo)題：三位科學(xué)家獲2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 為電子按下快門”的三位科學(xué)家
北京時(shí)間周二傍晚，瑞典皇家科學(xué)院召開發(fā)布會(huì)，宣布將2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予俄亥俄州立大學(xué)的皮埃爾·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所和慕尼黑大學(xué)的費(fèi)倫茨·克勞修斯（Ferenc Krausz）和瑞典隆德大學(xué)的安妮·呂伊利埃（Anne L’Huillier）三名科學(xué)家，以表彰他們在阿秒脈沖光方面所做出的貢獻(xiàn)。
（來源：瑞典皇家科學(xué)院）
在頒獎(jiǎng)之前，業(yè)界也普遍預(yù)期阿秒物理學(xué)是今年的大熱門。作為“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”，去年的沃爾夫物理獎(jiǎng)也頒給了費(fèi)倫茨·克勞修斯、安妮·呂伊利埃，以及渥太華大學(xué)的Paul Corkum教授，以表彰他們“對(duì)超快激光科學(xué)和阿秒物理學(xué)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)”。
值得一提的是，呂伊利埃是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)歷史上第五位得獎(jiǎng)的女性科學(xué)家，在周二組委會(huì)給她打電話通知獲獎(jiǎng)時(shí)，正在學(xué)校里講課的她還多次按掉組委會(huì)的來電。
與我們熟悉的秒一樣，阿秒（attosecond）也是一種時(shí)間單位，計(jì)量上為10⁻¹⁸秒（0.000000000000000001秒），足以見得跨度之短暫。諾貝爾獎(jiǎng)官方表示，這三名科學(xué)家展示了一種創(chuàng)造極短光脈沖的方法，這些光脈沖可以用來測量電子移動(dòng)或能量變化的快速過程。電子的移動(dòng)速度非�？�，一度被認(rèn)為是“無法追蹤的運(yùn)動(dòng)”，而阿秒物理學(xué)則打破了這種不可能。
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這一切的開端要從1987年開始說起，安妮·呂伊利埃當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在紅外激光通過稀有氣體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多不同的光的泛音。它們是由激光與氣體中的原子相互作用引起，這種作用給予一些電子額外的能量，然后以光的形式發(fā)射出來。隨后呂伊利埃繼續(xù)探索這一現(xiàn)象，為后續(xù)的突破奠定了基礎(chǔ)。
在2001年，皮埃爾·阿戈斯蒂尼成功地產(chǎn)生并研究了一系列連續(xù)的光脈沖，每個(gè)脈沖只持續(xù)250阿秒。與此同時(shí)，費(fèi)倫茨·克勞修斯在另一種類型的實(shí)驗(yàn)中，成功分離出可持續(xù)650阿秒的單個(gè)光脈沖，使得光脈沖寬度達(dá)到阿秒量級(jí)。這些科學(xué)家的努力，也使得人類能夠在極短的時(shí)間尺度上研究各種物理、化學(xué)和生物過程，并且在醫(yī)學(xué)、工業(yè)制造等領(lǐng)域展現(xiàn)出了潛在價(jià)值。
�。▽�(shí)驗(yàn)設(shè)置概述，來源：諾貝爾獎(jiǎng)組委會(huì)）
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)主席伊娃·奧爾森評(píng)價(jià)稱：“現(xiàn)在我們可以打開通往電子世界的大門。阿秒物理學(xué)給了我們理解電子所支配機(jī)制的機(jī)會(huì)，下一步將是利用它們。”
“為電子運(yùn)動(dòng)拍照”的阿秒物理學(xué)
在解釋超短光脈沖的作用時(shí)，科學(xué)家們最喜歡舉的例子是“相機(jī)快門”，不同尺度的脈沖正是“按下快門的速度”。上世紀(jì)80年代，人類將脈沖激光的寬度推進(jìn)至飛秒領(lǐng)域，得以解鎖對(duì)分子和原子運(yùn)動(dòng)的觀察，而阿秒激光則能讓人類觀察分子和原子中電子的運(yùn)動(dòng)。
美國物理協(xié)會(huì)主席、芝加哥大學(xué)教授Bob Rosner解讀稱，就像建房子一樣，我們能夠觀察到地基、墻壁和房頂逐步搭起，而分子的組裝也有這樣的順序，阿秒激光使我們能夠觀察分子組裝的過程。
在實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域，阿秒激光也在眾多領(lǐng)域具有突出的應(yīng)用價(jià)值，例如在醫(yī)學(xué)成像中可以展現(xiàn)出更高的分辨率，而股民們非常熟悉的“飛秒（視力矯正）手術(shù)”也有希望進(jìn)一步提高切割的精度，另外在光學(xué)材料、半導(dǎo)體等領(lǐng)域也大有可為。由于阿秒物理學(xué)研究的是電子運(yùn)動(dòng)，所以可以說世間萬物都能在這項(xiàng)技術(shù)的助力下走上更高的臺(tái)階。
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物理學(xué)獎(jiǎng)也是今年諾貝爾獎(jiǎng)第二個(gè)出爐的獎(jiǎng)項(xiàng)，明天同一時(shí)段將會(huì)頒發(fā)今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
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