三位科學家獲2023年諾貝爾物理學獎 為電子按下快門”的三位科學家
時間：2023-10-03 23:31 來源：川北在線綜合 責任編輯：毛青青
原標題：三位科學家獲2023年諾貝爾物理學獎 為電子按下快門”的三位科學家
北京時間周二傍晚，瑞典皇家科學院召開發(fā)布會，宣布將2023年諾貝爾物理學獎授予俄亥俄州立大學的皮埃爾·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、馬克斯·普朗克量子光學研究所和慕尼黑大學的費倫茨·克勞修斯（Ferenc Krausz）和瑞典隆德大學的安妮·呂伊利埃（Anne L’Huillier）三名科學家，以表彰他們在阿秒脈沖光方面所做出的貢獻。
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在頒獎之前，業(yè)界也普遍預期阿秒物理學是今年的大熱門。作為“諾獎風向標”，去年的沃爾夫物理獎也頒給了費倫茨·克勞修斯、安妮·呂伊利埃，以及渥太華大學的Paul Corkum教授，以表彰他們“對超快激光科學和阿秒物理學的開創(chuàng)性貢獻”。
值得一提的是，呂伊利埃是諾貝爾物理學獎歷史上第五位得獎的女性科學家，在周二組委會給她打電話通知獲獎時，正在學校里講課的她還多次按掉組委會的來電。
與我們熟悉的秒一樣，阿秒（attosecond）也是一種時間單位，計量上為10⁻¹⁸秒（0.000000000000000001秒），足以見得跨度之短暫。諾貝爾獎官方表示，這三名科學家展示了一種創(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或能量變化的快速過程。電子的移動速度非常快，一度被認為是“無法追蹤的運動”，而阿秒物理學則打破了這種不可能。
（來源：中科院物理所、“中國光學”微信公眾號）
這一切的開端要從1987年開始說起，安妮·呂伊利埃當時發(fā)現(xiàn)，在紅外激光通過稀有氣體時，會產(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。
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，每個脈沖只持續(xù)250阿秒。與此同時，費倫茨·克勞修斯在另一種類型的實驗中，成功分離出可持續(xù)650阿秒的單個光脈沖，使得光脈沖寬度達到阿秒量級。這些科學家的努力，也使得人類能夠在極短的時間尺度上研究各種物理、化學和生物過程，并且在醫(yī)學、工業(yè)制造等領域展現(xiàn)出了潛在價值。
（實驗設置概述，來源：諾貝爾獎組委會）
諾貝爾物理學獎評選委員會主席伊娃·奧爾森評價稱：“現(xiàn)在我們可以打開通往電子世界的大門。阿秒物理學給了我們理解電子所支配機制的機會，下一步將是利用它們。”
“為電子運動拍照”的阿秒物理學
在解釋超短光脈沖的作用時，科學家們最喜歡舉的例子是“相機快門”，不同尺度的脈沖正是“按下快門的速度”。上世紀80年代，人類將脈沖激光的寬度推進至飛秒領域，得以解鎖對分子和原子運動的觀察，而阿秒激光則能讓人類觀察分子和原子中電子的運動。
美國物理協(xié)會主席、芝加哥大學教授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。
在實際的應用領域，阿秒激光也在眾多領域具有突出的應用價值，例如在醫(yī)學成像中可以展現(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)”也有希望進一步提高切割的精度，另外在光學材料、半導體等領域也大有可為。由于阿秒物理學研究的是電子運動，所以可以說世間萬物都能在這項技術(shù)的助力下走上更高的臺階。
（阿秒激光在部分領域的應用展望）
物理學獎也是今年諾貝爾獎第二個出爐的獎項，明天同一時段將會頒發(fā)今年的諾貝爾化學獎。
本文源自財聯(lián)社
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