2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主：Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L'Huillier

2023年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?wù)浇視浴?/p>

北京時(shí)間10月3日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予三位科學(xué)家：美國俄亥俄州立大學(xué)教授皮埃爾·阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)，匈牙利物理學(xué)家、德國慕尼黑大學(xué)馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所的費(fèi)倫茨·克勞斯 (Ferenc Krausz) ，以及法裔瑞典隆德大學(xué)教授安妮·呂利耶 (Anne L'Huillier)，以表彰他們“為研究物質(zhì)中的電子動(dòng)力學(xué)而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”。

據(jù)悉，今年每項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)的獎(jiǎng)金增加到1100萬瑞典克朗（約合717萬元人民幣），上述三位科學(xué)家將平分單項(xiàng)獎(jiǎng)金。

值得注意的是，今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)迎來了第5位女性得主、現(xiàn)年64歲的安妮·呂利耶（Anne L'Huillier）教授。

事實(shí)上，物理學(xué)獎(jiǎng)給予女科學(xué)家極為罕見。此前只有1903年獲獎(jiǎng)的物理學(xué)家居里夫人，1963年的旅美德國物理學(xué)家Maria Goppert-Mayer，2018年的加拿大科學(xué)家唐娜·斯特里克蘭，以及2020年獲獎(jiǎng)的美國天文學(xué)家安德烈婭·蓋茲 四位女科學(xué)家獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

隨著此次三位獲獎(jiǎng)?wù)叩难芯砍晒蠢冒⒚耄ㄔ耄┘?jí)的極短光脈沖技術(shù)，實(shí)時(shí)觀測(cè)電子在原子內(nèi)的運(yùn)動(dòng)或改變能量的快速過程，從而推動(dòng)了光學(xué)成像、藥物溶解，生命反應(yīng)、核爆、光電子等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。

那么，新的阿秒光脈沖激光技術(shù)能否成為物理學(xué)的未來？

在最短時(shí)間尺度上探索最小粒子

在以化石能源為動(dòng)力的現(xiàn)代交通工具出現(xiàn)之前，馬作為最快的交通工具已經(jīng)為人們服務(wù)了幾千年。千百年來，無數(shù)人好奇馬在奔跑過程中，是四腳騰空，還是始終有一蹄著地。

隨后，人們就開始考慮用照相技術(shù)來解決這一問題。1878年，為了研究馬的跑步姿勢(shì)，Leland Stanford通過快速控制照相機(jī)的快門開關(guān)，拍下了世界上第一個(gè)“電影”，即一組賽馬奔跑的照片，確定了馬匹在奔跑中四蹄是全部離地的。因此，在這個(gè)事件中，照相機(jī)接收到的信號(hào)實(shí)際上是一個(gè)一個(gè)地光脈沖，這和后來的超快激光有著異曲同工之處。

而隨著光測(cè)技術(shù)的提升，空間的距離開始通過光的傳播進(jìn)行測(cè)量，即實(shí)現(xiàn)更快的快門實(shí)現(xiàn)空間分辨率的提升。

具體來說，電影的時(shí)間分辨能力一般是幾十幀也就是幾十毫秒量級(jí)（10-2s）。隨著技術(shù)發(fā)展，如今的超高速攝影機(jī)可以達(dá)到微秒量級(jí)（10-6s）的時(shí)間分辨能力，天文學(xué)家甚至需要達(dá)皮秒(1ps=10-12 s)、飛秒 (1fs=10-15 s)，甚至阿秒(1 as=10-18 s)級(jí)別。

此次三位物理學(xué)獎(jiǎng)得主的研究領(lǐng)域——阿秒光脈沖，則是一種發(fā)光持續(xù)時(shí)間極短的光脈沖，其脈沖寬度小于1 fs。

阿秒光脈沖的重要性在于，通過提供超短的光脈沖技術(shù)，可提高觀測(cè)微觀粒子高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分辨率。例如，氫原子中電子繞核一周的時(shí)間為152 as，而觀察電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)需要超高的時(shí)間和空間分辨率，使得人們能更準(zhǔn)確地控制和理解原子至亞原子級(jí)的微觀世界，類似于高速相機(jī)捕捉快速事件如爆炸的氣球或飛速的子彈。