刚刚，2023诺贝尔物理学奖颁给阿秒量级光脉冲！史上第五位女性得主诞生

  新智元报道  

编辑：好困 Aeneas

【新智元导读】来自美国、德国、瑞典的三位物理学家获得2023年诺贝尔物理学家，因为他们研究出了用于产生阿秒光脉冲的实验方法，用于研究物质中的电子动力学。

就在刚刚，2023年诺贝尔物理学奖出炉了。

获奖者是Pierre Agostini，Ferenc Krausz和Anne L‘Huillier，理由是他们研究出了一种产生极短光脉冲的方法，可用于测量电子移动或能量变化的快速过程。

他们的实验，为人类提供了探索原子和分子内部电子世界的全新工具，意义重大。

奖金金额为1100万瑞典克朗（ 约合715万人民币），将由三位获奖者平均分配。

光实验，捕捉最短的瞬间

当人类感知到快速移动的物质时，它们会相互流动，这个原理就好像静止图像组成的电影看起来像连续运动一样。

如果我们想调查真正短暂的事件，我们需要特殊的技术。

在电子世界中，变化发生在零点几阿秒内——一阿秒是如此之短，以至于一秒钟内的变化，与宇宙诞生以来的几秒钟内的一样多。

阿秒是国际单位制中的时间单位，等于1×10^(−18) 秒（五分之一秒）。

电子的运动

而Pierre Agostini，Ferenc Krausz和Anne L‘Huillier的实验产生了如此短的光脉冲，以至于这些光脉冲可以以阿秒为单位进行测量，从而证明这些脉冲可用于提供原子和分子内部过程的图像。

1987年，Anne L’Huillier发现，当她将红外激光穿过惰性气体时，会产生许多不同的泛音。

每个泛音都是一个光波，激光中的每个周期都有一定数量的循环。

它们是由激光与气体中的原子相互作用引起的。其中，激光给一些电子额外的能量，然后这些电子就会以光的形式发射出来。

泛音

Anne L’Huillier一直在探索这一现象，为随后的突破奠定了基础。

2001年，Pierre Agostini成功地产生了一系列连续的光脉冲，其中每个脉冲仅持续250阿秒。

激光与气体中的原子相互作用

与此同时，Ferenc Krausz正在研究另一种类型的实验，该实验可以分离出持续650阿秒的单个光脉冲。

实验设置示例

获奖者的贡献使得能够对以前无法遵循的快速过程进行调查。

他们的贡献，使得我们的实验速度达到了以前想象不到的程度。

诺贝尔物理学委员会主席Eva Olsson表示——

我们现在可以打开通往电子世界的大门。阿秒物理学让我们有机会理解由电子控制的机制。下一步，我们就可以利用它们。

三位的发现，在不同领域都有潜在的应用空间。

在电子学中，我们可以由此了解和控制电子在材料中的行为。在医学诊断中，我们可以利用阿秒脉冲识别不同的分子。

获奖人介绍

Pierre Agostini

1968年获法国艾克斯-马赛大学博士学位，现任美国俄亥俄州立大学教授。

Pierre Agostini在艾克斯-马赛大学完成学业后，成为了法国原子能委员会萨克雷分会的一名研究员，并一直工作到2002年。

在此期间，他曾在南加州大学、阿姆斯特丹 FOM 和 BNL 担任访问学者。在担任了一系列其他访问学者职位后，他于 2005 年来到俄亥俄州立大学，担任物理学教授。

他曾获得荷兰OM颁发的Joop Los奖，2007年获得OSA的William F. Meggers奖。

2008年，他当选为OSA会员，理由是他领导的实验为研究原子和分子在强红外激光脉冲下的非线性响应动力学提供了重要见解。

Ferenc Krausz

1962年出生于匈牙利莫尔，1991年获维也纳工业大学博士学位，现任德国马克斯-普朗克量子光学研究所所长、慕尼黑大学教授。

2001年，Ferenc Krausz和他的团队首次成功地通过实验产生并测量了长度仅为阿秒的单个极紫外光闪光。

这一成果标志着阿秒物理学的开端，并树立了科学界的一个里程碑。

阿秒级闪光首次使电子的超快运动变得清晰可见，可以说是拍摄到了电子的超快运动。

凭借着对阿秒物理学的贡献，Ferenc Krausz于2022年荣获沃尔夫奖。

Anne L’Huillier

Anne L’Huillier现任瑞典隆德大学教授，研究领域是短强激光场与原子之间的相互作用。

1958年，Anne L’Huillier出生于法国巴黎，1986年获法国皮埃尔和玛丽·居里大学博士学位，并于同年获得了法国原子能委员会的长期研究员职位。

她分别于1986年和1988年，在瑞典查尔姆斯理工大学和美国南加州大学做博士后研究。

1993年，她来到劳伦斯利弗莫尔国家实验室担任访问科学家。

1995年，她成为隆德大学副教授，1997年被任命为物理学教授。

自2004年起，她成为瑞典皇家科学院院士。

2022年，Anne L’Huillier与Ferenc Krausz、Paul Corkum一起，获得了沃尔夫奖。

参考资料：https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/press-release/