阿秒(miǎo)激光技(jì )術是否将成為(wèi)物(wù)理(lǐ)學(xué)的未來？

2023年諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎得主：Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L'Huillier

2023年度的諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎正式揭曉。

北京時間10月3日，瑞典皇家科(kē)學(xué)院宣布，2023年諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎授予三位科(kē)學(xué)家：美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)教授皮埃爾·阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)，匈牙利物(wù)理(lǐ)學(xué)家、德(dé)國(guó)慕尼黑大學(xué)馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所的費倫茨·克勞斯 (Ferenc Krausz) ，以及法裔瑞典隆德(dé)大學(xué)教授安(ān)妮·呂利耶 (Anne L'Huillier)，以表彰他(tā)們“為(wèi)研究物(wù)質(zhì)中(zhōng)的電(diàn)子動力學(xué)而産(chǎn)生阿秒(miǎo)光脈沖的實驗方法”。

值得注意的是，今年的諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎迎來了第5位女性得主、現年64歲的安(ān)妮·呂利耶（Anne L'Huillier）教授。

事實上，物(wù)理(lǐ)學(xué)獎給予女科(kē)學(xué)家極為(wèi)罕見。此前隻有(yǒu)1903年獲獎的物(wù)理(lǐ)學(xué)家居裏夫人，1963年的旅美德(dé)國(guó)物(wù)理(lǐ)學(xué)家Maria Goppert-Mayer，2018年的加拿(ná)大科(kē)學(xué)家唐娜·斯特裏克蘭，以及2020年獲獎的美國(guó)天文(wén)學(xué)家安(ān)德(dé)烈娅·蓋茲 四位女科(kē)學(xué)家獲得諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎。

随着此次三位獲獎者的研究成果，即利用(yòng)阿秒(miǎo)（原秒(miǎo)）級的極短光脈沖技(jì )術，實時觀測電(diàn)子在原子内的運動或改變能(néng)量的快速過程，從而推動了光學(xué)成像、藥物(wù)溶解，生命反應、核爆、光電(diàn)子等技(jì )術領域的發展。

在最短時間尺度上探索最小(xiǎo)粒子

具(jù)體(tǐ)來說，電(diàn)影的時間分(fēn)辨能(néng)力一般是幾十幀也就是幾十毫秒(miǎo)量級（10-2s）。随着技(jì )術發展，如今的超高速攝影機可(kě)以達到微秒(miǎo)量級（10-6s）的時間分(fēn)辨能(néng)力，天文(wén)學(xué)家甚至需要達皮秒(miǎo)(1ps=10-12 s)、飛秒(miǎo) (1fs=10-15 s)，甚至阿秒(miǎo)(1 as=10-18 s)級别。

1987年，安(ān)妮·呂利耶 (Anne L'Huillier)發現，當她通過惰性氣體(tǐ)傳輸紅外激光時，會産(chǎn)生許多(duō)不同的光的泛音。每個泛音是一個光波，在激光光源中(zhōng)每個周期都有(yǒu)一定數量的周期。它們是由激光與氣體(tǐ)中(zhōng)的原子相互作(zuò)用(yòng)而産(chǎn)生的，激光給予一些電(diàn)子額外的能(néng)量，然後以光的形式反射出去。盧利爾繼續探索這一現象，為(wèi)後來的突破奠定了基礎。

2021年，安(ān)妮因“在超快激光科(kē)學(xué)和阿秒(miǎo)物(wù)理(lǐ)方面的開創性工(gōng)作(zuò)，實現和理(lǐ)解高諧波産(chǎn)生并将其應用(yòng)于原子和分(fēn)子中(zhōng)電(diàn)子運動的時間分(fēn)辨成像”而被授予美國(guó)光學(xué)學(xué)會馬克斯·伯恩獎。在2022年，她除了獲得了沃爾夫物(wù)理(lǐ)獎以外，還被授予BBVA基金會基礎科(kē)學(xué)知識前沿獎。

除了第五位女性得主外，另外兩位2023年諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎得主，也都是推動阿秒(miǎo)光脈沖技(jì )術快速應用(yòng)與發展的重要人士。

其中(zhōng)，費倫茨于1962年出生于匈牙利，是匈牙利-奧地利物(wù)理(lǐ)學(xué)家，現任維也納技(jì )術大學(xué)教授、馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所主任等機構。2006年，他(tā)共同創立了慕尼黑先進光子學(xué)中(zhōng)心(MAP)，并開始擔任其董事之一。2001年，他(tā)的研究團隊産(chǎn)生并測量了第一個阿秒(miǎo)光脈沖，并用(yòng)它來捕捉原子内部電(diàn)子的運動，标志(zhì)着阿秒(miǎo)物(wù)理(lǐ)測量技(jì )術的誕生，是當今實驗阿秒(miǎo)物(wù)理(lǐ)的技(jì )術基礎。他(tā)同樣在2022年同時獲得了沃爾夫物(wù)理(lǐ)獎和BBVA基金會基礎科(kē)學(xué)知識前沿獎。

皮埃爾則是法裔美國(guó)實驗物(wù)理(lǐ)學(xué)家，因發明了用(yòng)于表征阿秒(miǎo)光脈沖的 RABBITT（通過雙光子躍遷幹涉重建阿秒(miǎo)跳動）技(jì )術而聞名(míng)。

諾獎官網稱，三位獲獎者的貢獻使得對以前無法追蹤的快速過程的研究成為(wèi)可(kě)能(néng)。

目前，阿秒(miǎo)光脈沖已經成為(wèi)研究原子、分(fēn)子等亞原子尺度的物(wù)理(lǐ)規律最有(yǒu)力的工(gōng)具(jù)。其中(zhōng)，關于原子的物(wù)理(lǐ)現象主要是原子内電(diàn)子電(diàn)離、多(duō)電(diàn)子俄歇衰變、電(diàn)子激發弛豫和成像等，而關于分(fēn)子的研究主要是分(fēn)子的解離過程和控制、分(fēn)子的振動和轉動與超快電(diàn)子運動的耦合等。

不僅如此，利用(yòng)阿秒(miǎo)光脈沖技(jì )術，還可(kě)以觀察到比如閃電(diàn)産(chǎn)生，藥物(wù)溶解，生命反應等人眼無法分(fēn)辨的瞬态現象，同時可(kě)以幫助人類控制導彈發射、核爆等工(gōng)程過程，均發揮着重要作(zuò)用(yòng)。

超221人獲諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎，今年獎金增至717萬元

據悉，諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎是諾貝爾獎的六個獎項之一，由瑞典皇家科(kē)學(xué)院每年頒發給在物(wù)理(lǐ)科(kē)學(xué)領域做出傑出貢獻的科(kē)學(xué)家。

截至2022年，共有(yǒu)222位學(xué)者獲得諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎，但實際獲獎個人為(wèi)221人，因為(wèi)美國(guó)物(wù)理(lǐ)學(xué)家約翰·巴丁（John Bardeen）于1956年和1972年兩次獲獎。

同時，最年輕的諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎獲獎者是英國(guó)物(wù)理(lǐ)學(xué)家Lawrence Bragg，1915年因“用(yòng)X射線(xiàn)對晶體(tǐ)結構的分(fēn)析所作(zuò)的貢獻”與父親一起獲獎，時年25歲；最年長(cháng)的獲獎者是美國(guó)物(wù)理(lǐ)學(xué)家Arthur Ashkin，2018年因“在激光物(wù)理(lǐ)學(xué)領域所作(zuò)出的開創性發明”獲獎，時年96歲。

至今，諾貝爾獎已經走過120多(duō)年，成為(wèi)了全球最受關注的頂尖科(kē)學(xué)獎項，長(cháng)遠(yuǎn)地激勵着人類的科(kē)學(xué)進步。

以下是過去8年諾貝爾物(wù)理(lǐ)學(xué)獎得主名(míng)單：

2022年：阿蘭·阿派克特 (Alain Aspect)、約翰·F·克勞瑟 (John F. Clauser)和安(ān)東·蔡林格 (Anton Zeilinger) 三人“因糾纏光子實驗、違反貝爾不等式并開創了量子信息科(kē)學(xué)”而獲獎，屬于原子分(fēn)子與光物(wù)理(lǐ)學(xué)(AMO)。

2019年：美國(guó)科(kē)學(xué)家James Peebles獲獎，獲獎理(lǐ)由是“在物(wù)理(lǐ)宇宙學(xué)的理(lǐ)論發現”；另外兩位獲獎者是瑞士科(kē)學(xué)家Michel Mayor和Didier Queloz，獲獎理(lǐ)由是“發現了一顆圍繞類太陽恒星運行的系外行星”。

2018年：美法加三位科(kē)學(xué)家Arthur Ashkin、Gerard Mourou和Donna Strickland獲獎，獲獎理(lǐ)由是“在激光物(wù)理(lǐ)學(xué)領域所作(zuò)出的開創性發明”。

钛媒體(tǐ)app了解到，10月4日（周三）将公(gōng)布諾貝爾化學(xué)獎，諾貝爾文(wén)學(xué)獎将于5日公(gōng)布，諾貝爾和平獎将于6日公(gōng)布，經濟學(xué)獎将于10月9日公(gōng)布。今年諾貝爾獎得主将于12月10日諾貝爾逝世周年紀念日的典禮上接受現場頒獎。