財聯社

北京時間週二傍晚，瑞典皇家科學院召開發佈會，宣佈將2023年諾貝爾物理學獎授予 俄亥俄州立大學的皮埃爾·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、馬克斯·普朗克量子光學研究所和慕尼黑大學的費倫茨·克勞修斯（Ferenc Krausz）和瑞典隆德大學的安妮·呂伊利埃（Anne L’Huillier）三名科學家，以表彰他們在阿秒脈衝光方面所做出的貢獻。

（來源：瑞典皇家科學院）

在頒獎之前，業界也普遍預期阿秒物理學是今年的大熱門。作爲“諾獎風向標”，去年的沃爾夫物理獎也頒給了費倫茨·克勞修斯、安妮·呂伊利埃，以及渥太華大學的Paul Corkum教授，以表彰他們“對超快激光科學和阿秒物理學的開創性貢獻”。

值得一提的是，呂伊利埃是諾貝爾物理學獎歷史上第五位得獎的女性科學家，在週二組委會給她打電話通知獲獎時，正在學校裏講課的她還多次按掉組委會的來電。

與我們熟悉的秒一樣，阿秒（attosecond）也是一種時間單位，計量上爲10⁻¹⁸秒（0.000000000000000001秒），足以見得跨度之短暫。諾貝爾獎官方表示，這三名科學家展示了一種創造極短光脈衝的方法，這些光脈衝可以用來測量電子移動或能量變化的快速過程。電子的移動速度非常快，一度被認爲是“無法追蹤的運動”，而阿秒物理學則打破了這種不可能。

（來源：中科院物理所、“中國光學”微信公衆號）

這一切的開端要從1987年開始說起，安妮·呂伊利埃當時發現，在紅外激光通過稀有氣體時，會產生許多不同的光的泛音。它們是由激光與氣體中的原子相互作用引起，這種作用給予一些電子額外的能量，然後以光的形式發射出來。隨後呂伊利埃繼續探索這一現象，爲後續的突破奠定了基礎。

在2001年，皮埃爾·阿戈斯蒂尼成功地產生並研究了一系列連續的光脈衝，每個脈衝只持續250阿秒。與此同時，費倫茨·克勞修斯在另一種類型的實驗中，成功分離出可持續650阿秒的單個光脈衝，使得光脈衝寬度達到阿秒量級。這些科學家的努力，也使得人類能夠在極短的時間尺度上研究各種物理、化學和生物過程，並且在醫學、工業製造等領域展現出了潛在價值。

（實驗設置概述，來源：諾貝爾獎組委會）

諾貝爾物理學獎評選委員會主席伊娃·奧爾森評價稱：“現在我們可以打開通往電子世界的大門。阿秒物理學給了我們理解電子支配機制的機會，下一步將是利用它們。”

“爲電子運動拍照”的阿秒物理學

在解釋超短光脈衝的作用時，科學家們最喜歡舉的例子是“相機快門”，不同尺度的脈衝正是“按下快門的速度”。上世紀80年代，人類將脈衝激光的寬度推進至飛秒領域，得以解鎖對分子和原子運動的觀察，而阿秒激光則能讓人類觀察分子和原子中電子的運動。

美國物理協會主席、芝加哥大學教授Bob Rosner解讀稱，就像建房子一樣，我們能夠觀察到地基、牆壁和房頂逐步搭起，而分子的組裝也有這樣的順序，阿秒激光使我們能夠觀察分子組裝的過程。

在實際的應用領域，阿秒激光也在衆多領域具有突出的應用價值，例如在醫學成像中可以展現出更高的分辨率，而股民們非常熟悉的“飛秒（視力矯正）手術”也有希望進一步提高切割的精度，另外在光學材料、半導體等領域也大有可爲。由於阿秒物理學研究的是電子運動，所以可以說世間萬物都能在這項技術的助力下走上更高的臺階。

（阿秒激光在部分領域的應用展望）

物理學獎也是今年諾貝爾獎第二個出爐的獎項，明天同一時段將會頒發今年的諾貝爾化學獎。