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物理学诺奖得主将人类带进阿秒时代(获奖的三位科学家揭晓)

2023-10-04 10:58:26 5341 黄洁静
摘要:2023年诺贝尔物理学奖的得主终于揭晓了!这是物理学界的最高荣誉,也是科学界的最大盛事。今年的物理学奖授予了三位阿秒物理学家,他们分别是:皮埃尔・阿戈斯蒂尼(PierreAgostini),俄亥俄州立大学名誉教授费伦茨・克劳斯(FerencKrausz),加兴马克斯普朗克量子光学研究所所长,维也纳理

2023年诺贝尔物理学奖的得主终于揭晓了!这是物理学界的最高荣誉,也是科学界的最大盛事。今年的物理学奖授予了三位阿秒物理学家,他们分别是:

皮埃尔・阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini),俄亥俄州立大学名誉教授

费伦茨・克劳斯 (Ferenc Krausz),加兴马克斯普朗克量子光学研究所所长,维也纳理工大学教授

安妮・卢利尔 (Anne L’Huillier),瑞典皇家科学院院士,隆德大学教授

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他们因为“在阿秒物理学领域的开创性贡献”而获得了这一殊荣。他们用极短的光脉冲来捕捉电子世界的瞬间,揭示了量子力学的奥秘,为未来的科技发展提供了可能性。

阿秒是10的负18次方秒,相当于一秒的十亿分之一亿分之一。这是一个非常短的时间单位,如果把它放大到我们能感知的范围,那么一秒就相当于320亿年!在这样的时间尺度上,我们可以观察到电子如何控制原子和分子的性质和反应。

要产生阿秒光脉冲,需要用到一种特殊的激光技术。安妮・卢利尔在1987年首先发现了如何用激光产生高频泛音,这些泛音可以用来形成阿秒脉冲。她把一个强烈的激光束射入一个气体中,使得气体中的电子被激光场剥离出来,并随着激光场振荡。当电子重新与原子核复合时,就会发出极短的光闪光,这些光闪光就是高频泛音。通过合适地选择和调节这些泛音,就可以形成持续几百阿秒或更短的光脉冲。

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皮埃尔・阿戈斯蒂尼和费伦茨・克劳斯则在2001年分别实现了两种不同的阿秒物理学方法。皮埃尔・阿戈斯蒂尼成功地产生并研究了持续时间仅为250阿秒的连续光脉冲。他用两个相干的激光束来干涉产生一个周期性变化的电场,然后用这个电场来调制一个氙气中产生的泛音序列。

这样就可以从泛音序列中筛选出最短的那个,并用它来观察原子和分子中电子运动的细节。费伦茨・克劳斯则实现了分离出持续650阿秒的单个光脉冲,并用它来观察氢原子中电子的运动。他用一个强烈的红外激光束来调制一个氖气中产生的泛音序列,然后用一个特殊的光学装置来分离出最短的那个,并用它来拍摄电子在原子轨道上运动的快照。

这些成果不仅揭示了量子力学的奥秘,也为未来的科技发展提供了可能性。阿秒物理学可以帮助我们了解和控制材料中的电子行为,从而设计更高效的太阳能电池、更快速的计算机、更精确的医学诊断等。正如诺贝尔奖评委会所说:“阿秒物理学为我们打开了一个新的窗口,让我们能够探索和操纵自然界的最基本过程。”

值得一提的是,安妮・卢利尔是诺贝尔物理学奖的第五位女性得主,也是第一位来自法国的女性得主。当她接到电话通知她获奖时,她正忙着给学生上课。她说,作为一个女性,能够获得这个奖项非常特别,也非常困难。她希望自己的例子能够激励更多的年轻女性科学家,不要放弃自己的梦想和热情。

今年,每项诺贝尔奖的奖金都增加了10%,达到了1100万瑞典克朗(约合人民币720万元)。这三位物理学家将平分这笔奖金,并于12月10日在瑞典首都斯德哥尔摩参加颁奖仪式。

让我们向他们表示祝贺和敬意,他们用阿秒的时间,创造了物理学的历史!

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