诺贝尔奖:阿秒激光科学家,获得诺贝尔物理学奖!

2023年10月3日,诺贝尔物理学奖揭晓,美国俄亥俄州立大学教授皮埃尔·阿戈斯蒂尼、匈牙利-奥地利物理学家费伦茨·克劳斯和瑞典隆德大学教授安妮·吕利耶,以在阿秒光脉冲方面的成就,获得了今年的诺贝尔物理学奖!



物理学奖

去年,诺贝尔物理学奖授予给法国物理学家阿兰·阿斯佩 (Alain Aspect)、美国理论和实验物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽(John F. Clauser)和奥地利科学家安东·塞林格(Anton Zeilinger)。

三人通过光子纠缠实验,确定了贝尔不等式不成立,在量子信息科学领域做出了杰出贡献。今年,根据瑞典皇家科学院的消息,皮埃尔·阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)、费伦茨·克劳斯 (Ferenc Krausz) 和安妮·卢利尔 (Anne L’Huillier)。


诺奖组委会表彰他们“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”,去年这项成果就获得了沃尔夫奖,今年获得了诺贝尔物理学奖。产生阿秒光脉冲意味着我们打开了通向电子世界的大门,为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具!



阿秒物理学

阿秒(Attosecond)是一种时间国际单位,随着科学的发展,时间单位正变得越来越小,阿秒为一秒钟的一百万分之一的一百万分之一的一百万分之一,相当于1/1000飞秒,10的负18次秒。如果对这些数字没有概念,打个比方,如果把一秒钟视作是宇宙的历史长度话,那么一阿秒相当于在整个宇宙中不到一秒钟的时间。

观测的单位时间长度越短,意味着我们能够观测到到微观世界中更快的运动,1960年,美国休斯实验室物理学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光,这是人类有史以来获得的第一束激光,开启了一个新时代,人类可以通过制造超短激光脉冲,来对微观世界进行观测。


像阿秒的1000倍飞秒,就让亚米德·齐威尔获得了1999年的诺贝尔化学奖,齐威尔用飞秒光谱学,来研究化学反应过渡态。很长时间以来,人类很难捕捉电子的移动,这次获得诺奖的三位科学家,则是创造了一种能够产生阿秒光脉冲的实验方法。




1987年,女科学家安妮·吕伊耶首次使用皮秒激光系统观察到高次谐波,2001年,皮埃尔·阿戈斯蒂尼研究了持续时间仅为250阿秒的连续光脉冲,2003年,《自然》发表了一篇惊世骇俗的文章,题为《利用强光场对电子过程进行阿秒控制》的文章,奥地利维也纳工业大学费伦茨·克劳斯正是作者之一。


克劳斯将亚飞秒软X射线产生技术和全光频标技术,完美地结合成超快激光技术,2004年,克劳斯成功产生持续时间为650阿秒的单一光脉冲,超快激光技术不仅加强了人类对基本物理现象的理解,同时也在变革着工业制造过程。

Ferenc Krausz


飞秒激光技术目前已经比较普遍,而阿秒在未来,也会推动医疗诊断和电子学的发展,可能会用于检测血液样本中疾病特征分子痕迹等领域,诺贝尔物理学委员会负责人伊娃·奥尔森 (Eva Olsson) 说道,“我们现在可以打开电子世界的大门。阿秒物理学使我们有机会了解电子控制的机制。下一步将是利用它们。”

Anne L’Huillier




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