第五位女性諾獎(jiǎng)物理學(xué)得主！給原子世界按下快門，獲獎(jiǎng)時(shí)還在上課

衡宇 2023-10-03 19:49:57 來(lái)源：量子位

楊凈 衡宇 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

剛剛，2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉！

今年的物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給三位物理學(xué)家，他們分別是皮埃爾?阿戈斯蒂尼?（Pierre Agostini）、費(fèi)倫茨?克勞斯?（Ferenc Krausz)）和安妮?盧利爾?（Anne L’Huillier）。

他們發(fā)明了一種方法，能為原子世界按下快門——

在最短時(shí)間尺度上，觀察到最小的粒子移動(dòng)或者改變能量的過(guò)程。

與此同時(shí)，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)也迎來(lái)了第五位女性得主。當(dāng)她接到電話說(shuō)獲獎(jiǎng)結(jié)果時(shí)，她還正在教學(xué)。

我演講的最后半個(gè)小時(shí)非常困難。

如你所知，獲得這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的女性并不多，所以它非常非常特別。

今年，每項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)的獎(jiǎng)金由去年的1000萬(wàn)瑞典克朗，增加到1100萬(wàn)瑞典克朗（約合人民幣720萬(wàn)元）。

也就是說(shuō)，三位會(huì)平分這1100萬(wàn)瑞典克朗。

值得一提的是，去年，這三位科學(xué)家就因?qū)Π⒚胛锢韺W(xué)的貢獻(xiàn)，獲得了沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)。

在最短時(shí)間尺度上觀察最小的粒子

通俗來(lái)講，就像我們?nèi)粘Ｊ褂玫南鄼C(jī)，去捕捉生活中的瞬間。而一張張靜止圖像快速組合在一起，就能被感知為連續(xù)的運(yùn)動(dòng)。

而相機(jī)的快門速度越快，就能拍到瞬間就會(huì)越短暫。

在電子世界中，這些瞬間往往發(fā)生在十分之幾阿秒內(nèi)。

（阿秒為10的負(fù)十八次方秒，或1/1000飛秒。一阿秒之于一秒，如同一秒之于 317.1 億年，約為宇宙年齡的兩倍。它是光飛越3粒氫原子的時(shí)間。）

獲獎(jiǎng)?wù)叱晒τ霉獠蹲降搅税⒚爰?jí)別的瞬間，從此打開了探索原子世界的大門，讓科學(xué)家能夠在最短的時(shí)間尺度上觀察最小的粒子。

1987年，Anne L’Huillier首先發(fā)現(xiàn)，當(dāng)她通過(guò)惰性氣體傳輸紅外激光時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多不同光的泛音。

每個(gè)泛音都是一個(gè)光波，激光中每個(gè)周期都有給定的周期數(shù)。它們是由激光與氣體中的原子相互作用引起的；它給一些電子額外的能量，然后以光的形式發(fā)射出來(lái)。

2001 年，Pierre Agostini成功產(chǎn)生并研究了一系列連續(xù)的光脈沖，其中每個(gè)脈沖僅持續(xù) 250 阿秒。

與此同時(shí)，Ferenc Krausz正在進(jìn)行另一種類型的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)可以分離出持續(xù) 650 阿秒的單個(gè)光脈沖。

諾貝爾物理學(xué)委員會(huì)主席Eva Olsson表示：

我們現(xiàn)在可以打開電子世界的大門。阿秒物理學(xué)使我們有機(jī)會(huì)了解電子控制的機(jī)制。下一步將是利用它們。

事實(shí)上，阿秒脈沖在很多領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用。例如，了解和控制電子在材料中的行為；還可醫(yī)學(xué)診斷中識(shí)別不同的分子等。

曾任諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)主席

現(xiàn)在，讓我們一起來(lái)進(jìn)一步了解一下這三位物理學(xué)家。

皮埃爾·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini），俄亥俄州立大學(xué)名譽(yù)教授。

1968年，他在法國(guó)艾克斯－馬賽大學(xué)取得博士學(xué)位。迄今為止，這所大學(xué)已經(jīng)誕生了6位諾獎(jiǎng)得主。

皮埃爾·阿戈斯蒂尼專注于激光與原子分子相互作用的研究。2001年，他成功地產(chǎn)生和研究了持續(xù)時(shí)間僅為250阿秒的連續(xù)光脈沖，為探索原子和分子內(nèi)部電子動(dòng)態(tài)提供了重要工具。

（有趣的是，相較于本次物理學(xué)獎(jiǎng)的另外兩位獲獎(jiǎng)?wù)撸ぐ枴ぐ⒏晁沟倌嵩诰W(wǎng)絡(luò)上的公開資料顯得非常少。）

費(fèi)倫茨?克勞斯（Ferenc Krausz），加興馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所所長(zhǎng)，維也納理工大學(xué)教授。

1962年，費(fèi)倫茨?克勞斯出生于匈牙利莫爾。他曾在匈牙利布達(dá)佩斯技術(shù)大學(xué)學(xué)習(xí)電氣工程專業(yè)，并于1991年取得奧地利維也納理工大學(xué)博士學(xué)位，而后留校任教。

2003年，他被任命為加興馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所（MPQ）所長(zhǎng)。研究所是馬克斯普朗克學(xué)會(huì)的一部分，學(xué)會(huì)五個(gè)研究小組在阿秒物理學(xué)、激光物理學(xué)、量子信息理論、激光光譜學(xué)、量子動(dòng)力學(xué)和量子多體系統(tǒng)領(lǐng)域工作。

2004年，費(fèi)倫茨?克勞斯成為慕尼黑大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)主席；2006年，他參與創(chuàng)立了慕尼黑先進(jìn)光子學(xué)中心（MAP），并開始擔(dān)任其董事之一。

費(fèi)倫茨?克勞斯的研究小組生成并測(cè)量了第一個(gè)阿秒光脈沖，并用它來(lái)捕獲原子內(nèi)部的電子運(yùn)動(dòng)——這個(gè)結(jié)果標(biāo)志著阿秒物理學(xué)的開始。

安妮?盧利爾（Anne L’Huillier），瑞典皇家科學(xué)院院士，隆德大學(xué)教授。

1958年，安妮?盧利爾出生于法國(guó)巴黎，28歲時(shí)，她拿下了巴黎第六大學(xué)（也稱皮埃爾和瑪麗·居里大學(xué)）的博士學(xué)位，并于法國(guó)原子能委員會(huì)和法國(guó)撒克里研究中心進(jìn)行研究。

后來(lái)，她的博士后研究在瑞典和美國(guó)進(jìn)行。

她在阿秒物理學(xué)領(lǐng)域的研究成果對(duì)量子力學(xué)、原子物理學(xué)，以及包括先進(jìn)二維材料中的性質(zhì)、載流子包絡(luò)相位異常、鐵磁材料中的自旋動(dòng)力學(xué)等的固態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域影響深遠(yuǎn)。

2011年，她就因在阿秒物理學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，獲得聯(lián)合國(guó)教科文組織頒發(fā)的2011年度世界杰出女科學(xué)家獎(jiǎng)。

更重要的是，安妮?盧利爾是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的第五位女性得主。

在此之前，她就已經(jīng)和諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)有著深厚的聯(lián)系：

• 2012年及2014年上臺(tái)擔(dān)任解說(shuō)嘉賓；
• 2015年，曾擔(dān)任諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)委及評(píng)委會(huì)主席。

據(jù)報(bào)道，當(dāng)她接到電話得知自己拿下今年的物理學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，她正在給學(xué)生教學(xué)上課。

阿秒是如此短暫，但三位物理學(xué)家對(duì)領(lǐng)域以及世界帶來(lái)的貢獻(xiàn)和影響，將持久地延續(xù)下去。

參考鏈接：
[1]https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/press-release/
[2]https://www.nature.com/articles/d41586-023-03047-w