追光阿秒的科学探索人生——专访2023年诺贝尔物理学奖得主皮埃尔·阿戈斯蒂尼

[今日视点]

◎本报记者龙云陈曦

在诺贝尔物理学奖得主皮埃尔·阿戈斯蒂尼的记忆里，他对科学的兴趣始于高中化学课。老师为了演示化学反应，常扮作原子，从教室这头跑到那头。正是这种教学方式，让他很早就对科学产生了兴趣。

后来在大学，一位电子学教授带他第一次见到激光器——一台普通的氦氖激光器。墙上那束安静的红光，虽不起眼，却在他心中埋下了探索的种子。

如今85岁的他，在接受《科技日报》专访时回望科研生涯，语气真诚：“没人能准确预测科学会往哪里走。一个机会，就可能改变整个人生轨迹。”

一个意外的“小峰”

阿戈斯蒂尼1959年从法国拉弗莱什军事中学毕业，随后进入艾克斯-马赛大学学习物理，并于1968年在该校完成博士论文，研究方向为紫外多层介质滤光片。此后，他在法国原子能和替代能源委员会位于萨克莱的研究中心担任研究员，直至60岁退休。

正是在这段科研生涯中，一项意外发现悄然改变了超快物理的进程。1979年，他所在的课题组负责人热拉尔·曼弗雷注意到多光子电离虽已被研究了一段时间，却几乎没人真正仔细测量过从中发射出的电子能谱。于是，阿戈斯蒂尼和同事纪尧姆·佩蒂特搭建了一台简易的减速电压式电子能谱仪，并用那台每分钟只能发射一个脉冲的激光器开始了实验。

实验进展很慢，但有一天，屏幕上突然出现了一个意想不到的“小峰”。“我们觉得结果很有意思，很快就写了一篇论文。”他回忆道，“但我们当时并没有立刻意识到这个小峰的重要性。”那时，学界普遍用传统微扰理论解释这类现象，认为那只是一般的多光子电离过程，尚未意识到电子其实可以吸收远超电离所需数量的光子。这一现象后来被称为“高于阈值电离”。

后来他们更换了激光器和能谱仪，却始终无法复现最初的结果，实验一度陷入僵局数月之久。“那阵子晚上睡不好，总在想哪儿出了问题，”他说。

在此后的二十多年里，阿戈斯蒂尼持续深耕超快光子学研究。他与合作者提出的双光子干涉阿秒脉冲重构方案，为测量阿秒脉冲宽度奠定了重要基础。2001年，其团队成功产生了持续时间为250阿秒的脉冲序列。然而，就在这一关键成果问世后不久，年满60岁的他因法国公共科研机构的强制退休政策，不得不离开岗位。

一场双向的奔赴

后来，阿戈斯蒂尼辗转加拿大、荷兰、德国等多个研究机构，并于2005年加入美国俄亥俄州立大学，与搭档路易斯·迪莫罗长期合作，深入开展超快光学与阿秒物理研究。

贯穿他整个科学生涯的，是对国际科研合作的深切认同。而中国，正是他最早建立学术联系的国家之一。

约40年前，他首次应中国科学院邀请，访问了西安光学精密机械研究所和上海光学精密机械研究所。近年来，他多次访问南开大学、北京大学和上海科技大学，深切感受到中国科研能力的巨大进步。“与我40年前初次来访相比，中国在科研领域所取得的进步太大了。”他说，“没能更早、更深入地与中国科学界合作，实在有些遗憾。”

现在，这份遗憾正通过新的合作得到弥补。2024年，他正式受聘为南开大学名誉教授；同年，以他名字命名的“皮埃尔·阿戈斯蒂尼超快光学与应用国际联合研究中心”在南开大学启动，旨在推动阿秒科学、超快光学与多学科交叉的国际合作。2025年，他当选为中国科学院外籍院士。

“科学本质上是国际性的，但成功的合作始于良好的人际互信。”他说，“这是我的切身体会。”

一条未竟的征途

2023年，阿戈斯蒂尼与费伦茨·克劳斯、安妮·吕利耶因“用于研究物质中电子动力学的阿秒光脉冲实验方法”共同获得诺贝尔物理学奖。谈及这一荣誉，他显得平静而谦逊：“这个奖并没有给我的研究和生活带来什么改变，它更像是一种鼓励，激励我们继续前行。”

他建议对科学感兴趣的年轻人多关注一些正在快速发展的领域。在他看来，天文学因有大量新数据可用，已成为一个值得考虑的方向；同时，原子物理在原子钟、光频梳和阿秒物理等方面的应用正吸引世界各地的研究团队；此外，X射线自由电子激光（XFEL）技术也在迅速推进。“中国、日本、韩国、欧洲等地都在建设新的光源设施，未来会有不少机会。”

谈到阿秒科学的下一步挑战，他的语气明显振奋起来：“我们现在需要更强、波长更短的阿秒脉冲，最好能深入X射线波段。”他指出，美国的直线相干光源已能产生比传统高次谐波方法高出几个数量级的阿秒脉冲强度，而更多突破有望在亚洲和欧洲陆续建成的XFEL装置中实现。

对更长远的未来有何期待呢？“理论上，我们可以迈向仄秒时间尺度，但这需要波长小于2纳米的光，对应的光谱带宽要达到几百电子伏特。目前的技术还做不到这一点。”他笑着说，“但谁知道呢？”（龙云陈曦）