第五位女性诺奖物理学得主!给原子世界按下快门,获奖时还在上课
他们都曾获得去年的沃尔夫物理学奖
杨净 衡宇 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
刚刚,2023年诺贝尔物理学奖揭晓!
今年的物理学奖颁给三位物理学家,他们分别是皮埃尔・阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)、费伦茨・克劳斯 (Ferenc Krausz))和安妮・卢利尔 (Anne L’Huillier)。
他们发明了一种方法,能为原子世界按下快门——
在最短时间尺度上,观察到最小的粒子移动或者改变能量的过程。
与此同时,诺贝尔物理学奖也迎来了第五位女性得主。当她接到电话说获奖结果时,她还正在教学。
我演讲的最后半个小时非常困难。
如你所知,获得这个奖项的女性并不多,所以它非常非常特别。
今年,每项诺贝尔奖的奖金由去年的1000万瑞典克朗,增加到1100万瑞典克朗(约合人民币720万元)。
也就是说,三位会平分这1100万瑞典克朗。
值得一提的是,去年,这三位科学家就因对阿秒物理学的贡献,获得了沃尔夫物理学奖。
在最短时间尺度上观察最小的粒子
通俗来讲,就像我们日常使用的相机,去捕捉生活中的瞬间。而一张张静止图像快速组合在一起,就能被感知为连续的运动。
而相机的快门速度越快,就能拍到瞬间就会越短暂。
在电子世界中,这些瞬间往往发生在十分之几阿秒内。
(阿秒为10的负十八次方秒,或1/1000飞秒。一阿秒之于一秒,如同一秒之于 317.1 亿年,约为宇宙年龄的两倍。它是光飞越3粒氢原子的时间。)
获奖者成功用光捕捉到了阿秒级别的瞬间,从此打开了探索原子世界的大门,让科学家能够在最短的时间尺度上观察最小的粒子。
1987年,Anne L’Huillier首先发现,当她通过惰性气体传输红外激光时,会产生许多不同光的泛音。
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。
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,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。
诺贝尔物理学委员会主席Eva Olsson表示:
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。
事实上,阿秒脉冲在很多领域都有潜在的应用。例如,了解和控制电子在材料中的行为;还可医学诊断中识别不同的分子等。
曾任诺贝尔物理学奖评委会主席
现在,让我们一起来进一步了解一下这三位物理学家。
皮埃尔·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini),俄亥俄州立大学名誉教授。
1968年,他在法国艾克斯-马赛大学取得博士学位。迄今为止,这所大学已经诞生了6位诺奖得主。
皮埃尔·阿戈斯蒂尼专注于激光与原子分子相互作用的研究。2001年,他成功地产生和研究了持续时间仅为250阿秒的连续光脉冲,为探索原子和分子内部电子动态提供了重要工具。
(有趣的是,相较于本次物理学奖的另外两位获奖者,皮埃尔·阿戈斯蒂尼在网络上的公开资料显得非常少。)
费伦茨・克劳斯(Ferenc Krausz),加兴马克斯普朗克量子光学研究所所长,维也纳理工大学教授。
1962年,费伦茨・克劳斯出生于匈牙利莫尔。他曾在匈牙利布达佩斯技术大学学习电气工程专业,并于1991年取得奥地利维也纳理工大学博士学位,而后留校任教。
2003年,他被任命为加兴马克斯普朗克量子光学研究所(MPQ)所长。研究所是马克斯普朗克学会的一部分,学会五个研究小组在阿秒物理学、激光物理学、量子信息理论、激光光谱学、量子动力学和量子多体系统领域工作。
2004年,费伦茨・克劳斯成为慕尼黑大学实验物理学主席;2006年,他参与创立了慕尼黑先进光子学中心(MAP),并开始担任其董事之一。
费伦茨・克劳斯的研究小组生成并测量了第一个阿秒光脉冲,并用它来捕获原子内部的电子运动——这个结果标志着阿秒物理学的开始。
安妮・卢利尔(Anne L’Huillier),瑞典皇家科学院院士,隆德大学教授。
1958年,安妮・卢利尔出生于法国巴黎,28岁时,她拿下了巴黎第六大学(也称皮埃尔和玛丽·居里大学)的博士学位,并于法国原子能委员会和法国撒克里研究中心进行研究。
后来,她的博士后研究在瑞典和美国进行。
她在阿秒物理学领域的研究成果对量子力学、原子物理学,以及包括先进二维材料中的性质、载流子包络相位异常、铁磁材料中的自旋动力学等的固态物理学领域影响深远。
2011年,她就因在阿秒物理学领域的杰出贡献,获得联合国教科文组织颁发的2011年度世界杰出女科学家奖。
更重要的是,安妮・卢利尔是诺贝尔物理学奖的第五位女性得主。
在此之前,她就已经和诺贝尔物理学奖有着深厚的联系:
- 2012年及2014年上台担任解说嘉宾;
- 2015年,曾担任诺贝尔物理学奖评委及评委会主席。
据报道,当她接到电话得知自己拿下今年的物理学奖时,她正在给学生教学上课。
阿秒是如此短暂,但三位物理学家对领域以及世界带来的贡献和影响,将持久地延续下去。
参考链接:
[1]https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/press-release/
[2]https://www.nature.com/articles/d41586-023-03047-w
- 中国仿生机器人看北京,北京仿生机器人看海淀2024-11-28
- 上海交大新聘AI博导,27岁!2024-11-30
- 3名高中生重新证明百年数学定理!只用课余时间、方法非常创新2024-11-30
- 陶哲轩新论文“太反直觉”:再战Erdős问题,证明44年猜想是错的2024-11-29