曹則賢:物理諾獎實至名歸,我國激光物理亦處於世界前沿 | 物理諾獎專題

中科院物理所2018-10-11 08:06:06


三位物理學家分享諾貝爾物理學獎。中科院評論稱實至名歸,激光物理和激光技術也是我國少數長期處於世界前沿的研究領域。


文/曹則賢(中國科學院物理研究所研究員)

北京時間10月2日,瑞典皇家科學院決定將2018年度諾貝爾物理學獎的一半授予美國科學家Arthur Ashkin 以表彰其發明光鑷子(Opitcal tweezer) 技術, 另一半授予法國科學家Gerard Mourou和加拿大科學家Donna strickland (女)以表彰他們發明了可用於產生高強度超短光學的方法,即啁啾脈衝放大方法(chirped pulse amplification, 簡稱CPA)。光鑷子利用聚焦光束產生的力場 (力的大小一般為皮牛量級,1皮牛約等於10的負13次方公斤)來夾取微小物體,類似一個鑷子,因此在顆粒物質、微納米科學以及生物、醫藥等研究領域獲得了廣泛的應用。

啁啾脈衝放大用於產生高強度、超短激光脈衝,當前激光單脈衝可達petawatt (10的15次方瓦)以上,脈衝寬度一般實驗室都可達飛秒(10的負15次方秒)量級,有的實驗室可做到阿秒(10的負18次方秒). 高強度、超短激光脈衝不僅具有重要的工業和軍事應用價值,由於其可以把單脈衝時域降至10的負18次方秒左右,這樣的時間分辨本領開啟了研究原子和亞原子層面超快過程的可能,其對基礎物理的影響是不可估量的。

這次三位科學家因這兩項光學技術獲得諾貝爾物理獎,可以説是實至名歸,令人信服。

本年度諾貝爾物理獎的一個亮點是有一位女物理學家獲獎,這是諾貝爾物理獎歷史上的第三位女性獲獎者。此前有居里夫人因發現自發放射性而於1903年與其丈夫皮埃爾.居里分享了一半的(另一半獎給了Antoine Henri Becquerel),邁耶(Maria Goeppert-Mayer) 於1963年因發現原子核的殼層結構而與 J. Hans D. Jensen分享了一半的諾獎(另一半獎給了Eugene Paul Wigner)。

激光物理和激光技術一直是諾貝爾獎的富礦。自從激光被髮明以來,已有一批成果獲得諾獎,這包括激光發明人Charles Hard Townes, Nicolay Gennadiyevich Basov 和Aleksandr Mikhailovich Prokhorov 於1964年獲獎, 1966年Alfred Kastler因發展光學方法研究原子中的赫茲共振而獲獎, 1971年Dennis Gabor 因發展全息技術獲獎,1981年Nicolaas Bloembergen 和Arthur Leonard Schawlo因對激光光譜學發展的貢獻獲獎,1989 年Norman F. Ramsey因發明分離共振場方法並將之用於原子鐘而獲獎,1997年Steven Chu (朱棣文), Claude Cohen-Tannoudji和William D. Phillips因原子激光冷卻技術獲獎, 2005 年John L. Hall 和Theodor W. Hänsch因光頻梳技術獲獎, 2017 年Rainer Weiss, Barry C. Barish 和 Kip S. Thorne因所謂的引力波探測而獲獎,但實際上那不妨看作是光學干涉方法精確測定距離的偉大突破。

我國對激光物理和激光技術一直非常重視,此方向是我國少數長期處於世界前沿的研究領域。激光是1960年發明的,據説我國1961年就研製成功了第一台激光器。就佈局而言,中國科學院在長春、西安、合肥和上海有四家專業的光學與精密機械研究所,中國科學院物理所研究以及九院等單位的超強、超短脈衝研究成果也處於世界前列。

諾獎所表彰的物理學成果的誕生,既需要從社會方面來講深厚科學土壤的培植,也需要從科學家個人來講長期的艱苦努力。有鑑於此,第一位中國本土諾貝爾物理學獎得主的誕生端賴整個社會的努力,這需要我們的信心和耐心!

物理諾獎專題

2018年諾貝爾物理學獎官方解讀:他們改變了激光物理學 

盛政明:2018年諾貝爾物理學獎解讀 

魏志義:今年的諾貝爾物理學獎是怎樣的一項發現?

常國慶:激光物理技術,為什麼要用鳥叫命名?


來源:科學加

編輯:霧裏熊


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