今年諾貝爾物理學獎授予法國科學家皮埃爾·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini），匈牙利裔奧地利科學家費倫茨·克勞斯（Ferenc Krausz）和法國/瑞典科學家安妮·呂利耶（Anne L‘Huillier），以表彰他們“爲研究物質中的電子動力學而產生阿秒光脈衝的實驗方法”。

華中科技大學是國內少數幾個實現阿秒脈衝的產生和測量的高校之一。據該校超快光學實驗室主任、物理學院教授蘭鵬飛介紹，通過阿秒時間分辨超快測量技術，他們最近還拍攝了氮氣、二氧化碳和丁二炔等分子內部電荷從一個原子核移動到另一個原子核的過程，“相當於一部‘分子電荷遷移電影’”。圍繞什麼是阿秒脈衝，該項技術能解決什麼問題，以後又將應用哪些場景等問題，新京報記者專訪了蘭鵬飛。

阿秒脈衝的產生基於高次諧波輻射

新京報：10月3日，瑞典皇家科學院決定將2023年諾貝爾物理學獎授予皮埃爾·阿戈斯蒂尼、費倫茨·克勞斯和安妮·呂利耶。在你看來，三人的貢獻在哪裏，爲何得獎？

蘭鵬飛：三位科學家提出了爲研究物質中的電子動力學而產生阿秒脈衝的實驗方法。具體而言，阿秒脈衝的產生是基於高次諧波輻射，L’Huillier於1988年在實驗上利用波長爲1064納米的紅外激光驅動稀有氣體產生了高次諧波。13年之後，也就是2001年，Agostini基於高次諧波輻射首次在實驗上產生了阿秒脈衝串，並測得每個脈衝脈寬都爲250阿秒；同年，Krausz首次在實驗上產生了孤立阿秒脈衝，並測得其脈寬爲650阿秒，從此打開了阿秒科學的大門。

新京報：什麼是阿秒脈衝，它是如何產生的？

蘭鵬飛：阿秒脈衝就是脈衝寬度爲阿秒（10-18秒）量級的光脈衝。實驗上，是用超強飛秒激光與氣體介質相互作用，通過操控原子或分子中的電子運動產生高次諧波輻射，高次諧波的頻率通常是飛秒激光頻率的奇數倍，最大頻率可以達到飛秒激光頻率的幾十倍甚至上百倍。由於不同頻率成分高次諧波之間具有相干性，選擇若干頻率成分的高次諧波進行疊加就可以在時域上得到一個或一系列的光脈衝，脈衝的寬度剛好爲阿秒量級，即阿秒脈衝。

阿秒脈衝實現了目前最快的“快門速度”

新京報：有專家指出“阿秒脈衝正是當前人類所能接觸到的最快的時間尺度”，如何通俗地去這理解這個表述？

蘭鵬飛：形象地說，就像拍照片和錄視頻，我們看到的電影和電視節目通常是每秒幾十幀，每一幀就是一幅靜止的畫面。把靜止的畫面以每秒幾十幀的速率播放出來，就是我們所看到的電影。在拍照時，每秒所能拍攝的幀數取決於快門的速度，快門速度越快，單位時間內拍攝的幀數就越多，記錄下的動態過程就越精細。目前，實驗上所能得到的最快的“快門速度”就是通過阿秒脈衝實現的，這大概是光穿過人類頭髮絲直徑所用時間的萬分之一。

新京報：據悉，華中科技大學是國內少數幾個實現阿秒激光脈衝的產生和測量的高校之一，這些實驗揭示了什麼？

蘭鵬飛：華中科技大學在實驗上產生了阿秒脈衝，並對原子分子內的電子運動進行了測量。通俗地講，拍攝了氬原子內部電子運動過程。我們最近還拍攝了氮氣、二氧化碳和丁二炔等分子內部電荷從一個原子核移動到另一個原子核的過程，相當於給分子內部的電子運動拍攝了一部“分子電荷遷移電影”，拍攝時間分辨率達到阿秒。

阿秒脈衝爲未來超快信息處理奠定基礎

新京報：此次諾貝爾物理學委員會主席伊娃·奧爾森認爲，人們現在可以打開電子世界的大門。阿秒物理學讓科學家有機會了解電子控制的機制，也讓人們能夠進一步理解一些基本問題。你認爲，這些基本問題具體指哪些？

蘭鵬飛：阿秒脈衝目前主要是用於測量原子、分子或者固體中電子運動過程，可以讓人們更好地理解很多光與物質相互作用的基本問題，比如電子如何從勢壘隧穿出來？是否需要時間，需要多長時間等。此外，發生光化學反應時，反應的具體過程是如何進行的，能否像拍攝電影一樣把化學反應過程“拍攝”下來等。

新京報：除此之外，阿秒脈衝還有哪些應用前景？

蘭鵬飛：阿秒脈衝除了測量電子超快過程，還可用來操控電子運動，進而實現超快操控，有可能爲未來的超快信息處理奠定基礎。同時，阿秒脈衝還可以用於生物醫學方面的精密檢測，通過結合超快激光和精確飛秒-阿秒光場分辨技術，可以檢測生物分子的“指紋”。這有望成爲一種新的體外診斷分析技術，如用於檢測癌症病變等。

編輯 張樹婧

校對 趙琳