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2023年诺贝尔物理学奖揭晓,华东师大吴健教授解读“阿秒”

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北京时间10月3日傍晚,瑞典皇家科学院3日宣布将2023年诺贝尔物理学奖授予皮埃尔·阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)、费伦茨·克劳斯 (Ferenc Krausz) 和安妮·卢利尔 (Anne L’Huillier),"以表彰用于研究物质中电子动力学的产生阿秒光脉冲的实验方法”。


我们第一时间联系了WLA青年科学家代表、华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室吴健教授,邀请他为我们解读阿秒

即将于11月6日开幕的第六届世界顶尖科学家论坛期间,吴健教授也将参加论坛活动并分享自己最新的研究成果。


WLA青年科学家代表、华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室吴健教授

Q:2023年诺贝尔物理学奖的结果揭晓了,您有什么感想?

A:高兴、激动!阿秒是一个非常前沿的领域,是诸多顶尖技术与科学的结晶,也是人类探索自然的最前沿之一。

Q:能否深入浅出地向公众介绍一下“阿秒”?

A:1阿秒=10^-18秒,相当于把1秒分成10亿份,然后把其中1份再分成10亿份,也就是1阿秒相当于1秒的10亿分之一的10亿分之一秒。1秒之于1秒,如同1秒之于 317.1 亿年,大约是宇宙年龄的2倍。这是人类目前能触及的最短的时间尺度。阿秒打开了原子分子内部电子运动时间过程测量的大门,基于相关过程的认识进一步推动了电子极端超快运动阿秒时间精度的操控。

众所周知,微观结构决定物质的宏观属性,其精密测量与控制是人类认识自然的重要基础,也是开拓科学前沿、突破重大应用的关键。

从显微镜的发明到X射线衍射技术的发展,极大地提高了人们探索自然的能力,但主要集中在稳态信息的获得,而微观世界则是一个超快的动态演化的过程。例如分子内原子核的运动通常在皮秒或飞秒的时间尺度,对应于分子结构的变化和相互作用,其背后的根本原因是电子阿秒时间尺度的运动。因此在其特征的时间和空间尺度上,实现微观世界动态演化过程的测量与调控,是理解物理机制、实现调控不可或缺的手段,不仅将揭示新颖的物理现象和机制,而且也将为新材料与结构设计提供新思路

Q:能否介绍一下您本人以及国内目前在该领域的研究情况?

A:我的博士论文就是亚飞秒(即阿秒)脉冲的产生与控制的研究,读研究生期间第1篇学术论文就是关于亚飞秒脉冲的产生,发表在Optics Letters期刊。这些年我在华东师大的课题组发明了阿秒符合探测、阿秒自参考分子钟等多项技术,围绕原子分子内电子阿秒时间动力学的精密测量和相干调控开展前沿探索。我们国内目前有多个课题组在阿秒领域有深入的研究,例如华东师大、上海光机所、北京物理所、西安光机所、华中科大、国防科大、吉林大学、北京大学、武汉精测院等等,做出了多项有重要影响力的工作

Q:阿秒光脉冲未来会有其他的应用可能吗?

A:阿秒目前主要应用在原子分子体系内电子极端动力学的科学研究,后面还有很多值得探索的领域,例如相比于飞秒化学的阿秒化学、阿秒与微纳体系、以及阿秒与量子信息领域的交叉融合。阿秒从科学前沿走向更为广泛的应用,不仅深化人们对自然世界的认识,还将不断改变人们的生活。

编 辑 | 秣 马

责 编 | 小 文

科学支持 |辛茂鑫


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