众望所归！2023年诺贝尔物理学奖授予“为电子按下快门”的三位科学家

财联社10月3日讯（编辑 史正丞）北京时间周二傍晚，瑞典皇家科学院召开发布会，宣布将2023年诺贝尔物理学奖授予 俄亥俄州立大学的皮埃尔·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、马克斯·普朗克量子光学研究所和慕尼黑大学的费伦茨·克劳修斯（Ferenc Krausz）和瑞典隆德大学的安妮·吕伊利埃（Anne L’Huillier）三名科学家，以表彰他们在阿秒脉冲光方面所做出的贡献。

（来源：瑞典皇家科学院）

在颁奖之前，业界也普遍预期阿秒物理学是今年的大热门。作为“诺奖风向标”，去年的沃尔夫物理奖也颁给了费伦茨·克劳修斯、安妮·吕伊利埃，以及渥太华大学的Paul Corkum教授，以表彰他们“对超快激光科学和阿秒物理学的开创性贡献”。

值得一提的是，吕伊利埃是诺贝尔物理学奖历史上第五位得奖的女性科学家，在周二组委会给她打电话通知获奖时，正在学校里讲课的她还多次按掉组委会的来电。

与我们熟悉的秒一样，阿秒（attosecond）也是一种时间单位，计量上为10⁻¹⁸秒（0.000000000000000001秒），足以见得跨度之短暂。诺贝尔奖官方表示，这三名科学家展示了一种创造极短光脉冲的方法，这些光脉冲可以用来测量电子移动或能量变化的快速过程。电子的移动速度非常快，一度被认为是“无法追踪的运动”，而阿秒物理学则打破了这种不可能。

（来源：中科院物理所、“中国光学”微信公众号）

这一切的开端要从1987年开始说起，安妮·吕伊利埃当时发现，在红外激光通过稀有气体时，会产生许多不同的光的泛音。它们是由激光与气体中的原子相互作用引起，这种作用给予一些电子额外的能量，然后以光的形式发射出来。随后吕伊利埃继续探索这一现象，为后续的突破奠定了基础。

在2001年，皮埃尔·阿戈斯蒂尼成功地产生并研究了一系列连续的光脉冲，每个脉冲只持续250阿秒。与此同时，费伦茨·克劳修斯在另一种类型的实验中，成功分离出可持续650阿秒的单个光脉冲，使得光脉冲宽度达到阿秒量级。这些科学家的努力，也使得人类能够在极短的时间尺度上研究各种物理、化学和生物过程，并且在医学、工业制造等领域展现出了潜在价值。

（实验设置概述，来源：诺贝尔奖组委会）

诺贝尔物理学奖评选委员会主席伊娃·奥尔森评价称：“现在我们可以打开通往电子世界的大门。阿秒物理学给了我们理解电子支配机制的机会，下一步将是利用它们。”

“为电子运动拍照”的阿秒物理学

在解释超短光脉冲的作用时，科学家们最喜欢举的例子是“相机快门”，不同尺度的脉冲正是“按下快门的速度”。上世纪80年代，人类将脉冲激光的宽度推进至飞秒领域，得以解锁对分子和原子运动的观察，而阿秒激光则能让人类观察分子和原子中电子的运动。

美国物理协会主席、芝加哥大学教授Bob Rosner解读称，就像建房子一样，我们能够观察到地基、墙壁和房顶逐步搭起，而分子的组装也有这样的顺序，阿秒激光使我们能够观察分子组装的过程。

在实际的应用领域，阿秒激光也在众多领域具有突出的应用价值，例如在医学成像中可以展现出更高的分辨率，而股民们非常熟悉的“飞秒（视力矫正）手术”也有希望进一步提高切割的精度，另外在光学材料、半导体等领域也大有可为。由于阿秒物理学研究的是电子运动，所以可以说世间万物都能在这项技术的助力下走上更高的台阶。

（阿秒激光在部分领域的应用展望）

物理学奖也是今年诺贝尔奖第二个出炉的奖项，明天同一时段将会颁发今年的诺贝尔化学奖。