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物理学诺奖得主将人类带进阿秒时代 阿秒脉冲在材料科学和医学诊断等领域都有应用潜力

导读:  瑞典隆德大学教授安妮·勒惠利尔(Anne L’Huillier)是第5位被授予诺贝尔物理学奖的女性。视频截图:隆德大学Nina Ransmyr  如...

  刘一介绍,安妮出生在法国巴黎,在法国攻读了博士学位。她温和、内敛,言辞不多,但非常有智慧。她对葡萄酒很有研究,能够分辨不同葡萄酒的年份。

  安妮是第5位被授予诺贝尔物理学奖的女性。

  刘一表示,脉冲更短,能量更高,重复频率更高,这是阿秒脉冲领域内人们正在努力的三个维度。除了在泵浦激光、产生介质等方面进行改进外,他表示,普通实验室用的聚焦透镜是1米或2米长的,但在欧盟一些实验室用的聚焦透镜长达50米,就是为了产生更强的阿秒脉冲。

  阿秒脉冲:最快的光?错!

  有人直观上认为阿秒脉冲是最快的光,所以能追踪飘忽运动的电子。

  但实际上,在同一介质中,光速不变。

  “更准确地说,是最短的,目前最短的光脉冲。”刘一告诉澎湃科技,用最短的光脉冲可以探索电子世界。但还有比阿秒更短的时间单位——仄秒(10^−21秒)、幺秒(10^−24秒)等, “人类对自然的探索无止境” 。

  如果简单地把电子看作是原子核周围的“超级跑车”或者子弹,那么阿秒脉冲如同开关很快的相机快门,可以将电子“拍摄”下来。

  刘一表示,“好比子弹飞过去了,如果你相机的快门不够快的话,你拍到的是一条线、一个影子,而非清晰的子弹。而阿秒脉冲提供了一个很快的‘快门’,曝光时间尺度很短。”

静止是相对的。

物理学诺奖得主将人类带进阿秒时代 阿秒脉冲在材料科学和医学诊断等领域都有应用潜力

  方少波告诉澎湃科技,曝光时间之所以要短,是为了在快门一开一关之间,被拍摄对象几乎相当于是静止的,或者它移动的距离足够短,否则很难定格清晰的瞬间。

  北京时间3日17时50分许,瑞典皇家科学院宣布,将2023年诺贝尔物理学奖授予发明了这种极短闪光技术的三名科学家——美国俄亥俄州立大学名誉教授皮埃尔·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)、德国马克斯·普朗克量子光学研究所教授费伦茨·克劳斯(Ferenc Krausz)和瑞典隆德大学教授安妮·勒惠利尔(Anne L’Huillier),以表彰他们在“产生阿秒光脉冲以研究物质中电子动力学的实验方法”方面所做出的贡献。

  阿秒是光脉冲的脉冲宽度。刘一解释说,“脉冲宽度的概念没那么抽象。比如说激光笔。我们手指头一按打开激光笔,再一放关掉激光笔,就产生了一个激光脉冲。脉冲宽度是脉冲持续的时间。假如有人能够在1阿秒内一按一放激光笔,而且激光笔也有足够快地响应的话,那么也可以产生阿秒脉冲。可是,没人能按得这么快,激光笔也没有那么快响应。。”

  飞秒激光却可以“按得”这么快。

  1阿秒等于千分之一飞秒,相当于10⁻¹⁸秒。一秒钟内的阿秒数与138亿年前宇宙诞生以来所经过的秒数相同。一束光从房间里一堵墙照射到另一堵墙,需要100亿阿秒的时间。

  用飞秒激光驱动气体等介质,可以产生阿秒尺度的光脉冲。

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