诺贝尔物理学奖来了！这次是阿秒物理

北京时间10月3日，据诺贝尔奖官方网站公布，2023年诺贝尔物理学奖颁发给皮埃尔·阿戈斯蒂尼（Pierre Gassendi）、费伦茨·克劳斯（Ferenc Krausz）和安妮•吕利耶（Anne L’Huillier），以表彰他们“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”。

什么是阿秒物理学？

阿秒（attosecond），也叫作“阿托秒”或“渺秒”。1阿秒为10的负18次方秒，或 1/1000飞秒。阿秒这种时间尺度，用来描述电子在原子内部运动的情况，电子绕氢原子核一周大约是150阿秒。而阿秒物理学，就是在研究超短时间尺度内，所产生的一切现象。

一瞬间能发生多少事？从物理学的角度来讲，真理就藏在这一个个微小的瞬间中。

安妮·吕利耶是第五位女性物理学奖得主，1958年出生于巴黎。1987年，她参加了首次观测高次谐波的实验，并在这次实验后决定投入到这一研究领域。此后，她在隆德参加安装了欧洲第一批飞秒脉冲钛蓝宝石固态激光系统之一，还带领团队产生了170阿秒脉宽的脉冲激光，打破了世界纪录。2022年，她因“使用阿秒干涉法测量光电离动力学”，获得了沃尔夫物理奖。

安妮·吕利耶是最早通过实验证明高次谐波产生的人之一，她的研究既包含实验，又包含理论，主要围绕气体中的高次谐波产生及其应用，涉及阿秒光源的开发和优化。她和她的团队的另一个主要研究领域是原子系统中的电子动力学。

2001年，皮埃尔·阿戈斯蒂尼的实验成功地产生了一系列连续的光脉冲，每个光脉冲仅持续250阿秒。光脉冲就是光源按着一定时间间隔时断时续发光，阿戈斯蒂尼的实验制造出的光脉冲比飞秒更短，他是第一批做到这一点的科学家之一。阿戈斯蒂尼的研究领域颇广，包括高次谐波的产生、飞秒和亚次谐波的产生、激光与物质相互作用等。

与此同时，匈牙利裔奥地利物理学家费伦茨·克劳斯正在做另一种实验，可以分离出持续650阿秒的单个光脉冲。他的研究团队产生并测量了第一个阿秒光脉冲，并用它来捕捉原子内部电子的运动，这标志着阿秒物理的诞生。

克劳斯及其团队对飞秒脉冲波形进行控制，并由此产生可重复的阿秒脉冲，从而建立阿秒测量技术，是当今实验阿秒物理的技术基础。如今克劳斯和他的团队现在正在使用飞秒激光技术，作为阿秒测量技术的基础，进一步开发用于生物医学应用的红外光谱，用于检测人类的健康和早期疾病筛查。他同样在2022年获得了沃尔夫物理奖。

“我们现在可以打开通往电子世界的大门了。阿秒物理学，使我们有机会了解电子控制的机制。下一步将是如何应用。”诺贝尔物理学委员会主席伊娃·奥尔森说。

这些应用可能会涉及很多领域，比如在医学诊断中，阿秒脉冲也能起到关键作用。

对阿秒物理的研究，无论是理论上还是实验上，都在得到越来越多的重视。