三位 2023 年诺贝尔物理学奖获得者因其实验而获得认可,这些实验为人类探索原子和分子内的电子世界提供了新工具。
瑞典皇家科学院决定将2023年诺贝尔物理学奖授予
皮埃尔·阿戈斯蒂尼 俄亥俄州立大学,哥伦布,美国
费伦茨·克劳斯 马克斯普朗克量子光学研究所,德国加兴和路德维希马克西米利安慕尼黑大学
安妮·勒惠利尔 瑞典隆德大学
“用于产生阿秒光脉冲以研究物质中电子动力学的实验方法”
用光捕捉最短瞬间的实验
三位 2023 年诺贝尔物理学奖获得者因其实验而获得认可,这些实验为人类探索原子和分子内的电子世界提供了新工具。 Pierre Agostini、Ferenc Krausz 和 Anne L’Huillier 展示了一种产生极短光脉冲的方法,可用于测量电子移动或改变能量的快速过程。
当人类感知时,快速移动的事件会相互流动,就像由静止图像组成的电影被感知为连续的运动一样。如果我们想调查非常短暂的事件,我们需要特殊的技术。在电子世界中,变化发生在十分之几阿秒内——阿秒是如此之短,以至于一秒钟内发生的变化与宇宙诞生以来几秒的变化一样多。
获奖者的实验产生了如此短的光脉冲,可以以阿秒为单位进行测量,从而证明这些脉冲可用于提供原子和分子内部过程的图像。
1987 年,Anne L’Huillier 发现,当她通过惰性气体传输红外激光时,会产生许多不同的光的泛音。每个泛音都是一个光波,激光中每个周期都有给定的周期数。它们是由激光与气体中的原子相互作用引起的;它给一些电子额外的能量,然后以光的形式发射出来。 Anne L’Huillier 继续探索这一现象,为后续的突破奠定了基础。
2001 年,Pierre Agostini 成功产生并研究了一系列连续的光脉冲,其中每个脉冲仅持续 250 阿秒。与此同时,费伦茨·克劳斯 (Ferenc Krausz) 正在进行另一种类型的实验,该实验可以分离出持续 650 阿秒的单个光脉冲。
获奖者的贡献使得对以前无法追踪的快速过程的研究成为可能。
“我们现在可以打开电子世界的大门。阿秒物理学使我们有机会了解电子控制的机制。下一步将是利用它们。”诺贝尔物理学委员会主席伊娃·奥尔森 (Eva Olsson) 说道。
在许多不同领域都有潜在的应用。例如,在电子领域,了解和控制电子在材料中的行为非常重要。阿秒脉冲还可用于识别不同的分子,例如在医学诊断中。