阿瑞匹坦

北京时间10月3日17时50分许，在瑞典首都斯德哥尔摩，瑞典皇家科学院宣布，将2023年诺贝尔物理学奖授予美国俄亥俄州立大学名誉教授皮埃尔阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、匈牙利-奥地利物理学家费伦茨克劳斯（Ferenc Krausz）和瑞典隆德大学教授安妮呂利耶（Anne L’Huillier），以表彰他们在阿秒光脉冲方面所做出的贡献。2023年每项诺贝尔奖的奖金也由去年的1000万瑞典克朗，增加到1100万瑞典克朗，约合人民币720万元。“阿秒”是时间单位，即10-18秒。按照时间长短划分，从秒开始依次是毫秒(10-3秒)、微秒(10-6秒)、纳秒(10-9秒)、皮秒(10-12秒)、飞秒(10-15秒)、阿秒(10-18秒)。而“阿秒光脉冲”就是指持续时间在阿秒量级的光脉冲。如此短的脉冲持续时间也为其带来了重要的应用。对此，诺贝尔奖给出的获奖理由如下：获奖理由：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部的电子世界提供了新的工具。Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L’Huillier已经证明了一种制造超短光脉冲的方法，可以用来测量电子移动或改变能量的快速过程。当人类感知到快速移动的事件时，它们会相互碰撞，就像一部由静止图像组成的电影被感知为连续的运动一样。如果我们想调查真正短暂的事件，我们需要特殊的技术。在电子的世界里，变化发生在十分之几阿秒——阿秒如此之短，以至于一秒钟内的变化与宇宙诞生以来的秒数一样多。获奖者的实验产生了短到以阿秒为单位测量的光脉冲，从而证明这些脉冲可以用来提供原子和分子内部过程的图像。1987年，Anne L’Huillier发现，当她将红外激光传输通过稀有气体时，会产生许多不同的光泛音。每个泛音是激光中每个周期具有给定周期数的光波。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去。Anne L’Huillier继续探索这一现象，为随后的突破奠定了基础。2001年，Pierre Agostini成功地产生并研究了一系列连续的光脉冲，其中每个脉冲只持续250阿秒。与此同时，Ferenc Krausz正在进行另一种类型的实验，这种实验可以分离出持续650阿秒的单个光脉冲。获奖者的贡献使人们能够对以前无法遵循的快速过程进行调查。诺贝尔物理学委员会主席伊娃奥尔森表示：“我们现在可以打开电子世界的大门。阿秒物理学让我们有机会了解电子控制的机制。下一步将利用它们。”。在许多不同的领域都有潜在的应用。例如，在电子学中，理解和控制电子在材料中的行为很重要。阿秒脉冲也可以用于识别不同的分子，例如在医学诊断中。魏志义：我国激光产业发展迅速，未来可期实际上我国也一直在阿秒激光领域深耕，培养了一批杰出的科研人员。当前国内研究超快激光和阿秒激光的主要代表人物是来自中国科学院物理研究所的魏志义研究员，主要研究领域为超短超强激光物理与技术，包括飞秒激光放大的新原理与新技术、阿秒激光物理与技术、光学频率梳及应用等。魏志义研究员长期致力于超短脉冲激光技术与应用研究，主要成果有：提出了高对比度放大飞秒激光的一种新方法，得到同类研究当时国际最高峰值功率的PW（1015瓦）超强激光输出，创造了新的世界纪录；发明了同步不同飞秒激光的新方案，研制成功综合性能国际领先的同步飞秒激光器；建成国内首个阿秒（10-18秒）激光装置，得到了脉冲宽度小于200阿秒的极紫外激光脉冲；发展了新的光学频率梳技术，研制成功综合性能先进的系列飞秒激光频率梳；利用新的脉冲压缩技术与国外同事一起获得了亚5fs的激光脉冲，打破了保持10年之久的超短激光脉冲世界纪录；研制成功系列二极管激光直接泵浦的新型全固态超短脉冲激光，开发成功多种飞秒激光产品并提供国内外多家用户。仪器信息网在世界光子大会上有幸采访了魏志义研究员。魏志义表示，超快激光（即超短脉冲激光）领域激光领域前沿研究主要关注如何实现越来越窄的激光脉冲宽度，窄的激光脉冲可以用于物质中分子、原子甚至电子的运动过程研究，因为运动过程决定了物质的一些规律和属性。科研人员关注的另一方面是激光功率，更高功率的激光可能用于武器、加工、医疗等领域。功率方面的研究主要包括峰值功率和平均功率，其中峰值功率研究我国处于世界前列。魏志义在采访中表示其对高频功率非常关注和感兴趣。谈到国内在相关领域的前沿研究进展时，魏志义表示，我国在激光领域具有比较好的基础，与国外水平接近，虽然在整体上还有较大差距,但在部分领域有所领先。在超快脉冲激光方面，我国上世纪八九十年代与国际水平差距并不大，如西安光机所、天津大学、中山大学做得都非常不错。当前超快激光脉冲突破到阿秒量级，国内包括物理所在内的一些单位也拥有产生阿秒脉冲激光的能力，可以用来开展研究工作。在激光高频功率方面，上海光机所等单位在峰值功率研究上已达国际领先水平，并将国际水平推向了新的高度。据介绍，物理所十多年前在峰值功率方面取得了很好的研究成果，做到了当时国内最好也是国际上最高的的峰值功率。但在高频功率方面我国还是与国外有较大差距，特别是在产业方面。魏志义建议，接下来不仅要在极端指标方面，还要在可靠稳定性、高频功率方面做出突破，更好的提供给广大用户开展应用工作。魏志义也强调，我国当前在超快激光研究方面有些落后，但也在奋起直追，跟国际最高水平相比有一定差距，在高频物理方面，工业应用方面差距更大。但同时，魏志义表示这些年我国激光产业发展非常迅速，未来可期。

“搞行星探测不是一个国家的事情，要由全世界感兴趣的科学家一起解决。中国正在进入行星科学研究领域，而且会越做越好，我愿意提供力所能及的帮助。”在接受《科学时报》采访行将结束时，王阿莲真诚地表示。 目前供职于圣路易斯华盛顿大学地球与行星科学系的王阿莲，主持该系行星表面物质研究团队的激光拉曼光谱、红外光谱、穆斯堡尔谱以及正在建造中的激光等离子体谱等4个实验室和若干NASA科学研究项目。自2004年至今，她一直作为科学团队成员操控火星登陆车“勇气”号。2007年，她受NASA资助参与欧空局“地外火星”登陆车计划，负责发展激光拉曼及激光等离子体光谱仪并将用其分析研究火星物质。 从1975年“海盗1号”和“海盗2号”在火星降落以来，华盛顿大学地球与行星科学系一直是NASA火星探测飞行任务的主要参与者之一。王阿莲介绍说，华盛顿大学的研究团队都直接参与最近几次的NASA火星探测飞行任务，包括2004年登陆的火星探测车“勇气”号和“机遇”号，以及2008年登陆的“凤凰”号极地探测器。华盛顿大学行星表面物质研究团队保存有上千阿波罗月壤样品，也是NASA将于2009年发射的月球复兴号轨道卫星的科学团队成员。 同时，华盛顿大学地球与行星科学系还是NASA行星探测数据中心(GPS)之一。NASA自成立50年来，所有行星探测飞行任务的科学数据都存在几个数据中心，为美国公众及全球科学家共享。除了参与飞行任务及行星探测数据分析，王阿莲等系里的科学家还参与设计和制造用于行星科学探测的仪器。此外，行星科学基础研究历来都是华盛顿大学地球与行星科学研究的中心议题，也是NASA历次行星探测飞行任务的主题。这些研究涉及一些当前行星科学的基本问题，比如水在火星发展进化史中的作用，月球的内部构造及元素矿物分布的相关性，金星大气与表面物质的相互作用，太阳系外缘行星及其卫星系统的特征和进化等。 “我们每个人都要作多个方向的研究。”王阿莲说，“华大的团队可以看做是一个松散的科学联盟。每个科学家都是独立的，有各自特殊的研究趣味和研究方向，并在有可能的领域相互合作。” 美国的科学界崇尚自由竞争，这是王阿莲自认受益匪浅之处。“在科学上，公开批评和公平竞争很重要。有了新想法就撰写论文，写项目申请参与公开竞争和评审。这种环境确实为我创造了很多机会，鼓励了我的很多新的思想、新的方法，并产生了不少新的结果。美国是个移民国家，鼓励外来科学家凭本事开创新领域。” 和现在的年轻学子相比，王阿莲的经历比较曲折。这位北京姑娘没上完中学就下乡到内蒙古插队。至今回想起来，她依然表示“非常喜欢那个地方和那里的老乡”。 插队虽说耽误了不少学习时间，但确实让她这个在大学校园里长大的孩子懂得了老百姓的辛苦。“要是你有机会做事情就一定要做好。就是为了老百姓也要做好。” “文革”后，王阿莲得以在山东大学继续学业，读完北大研究生后来到法国读博士，以后来到美国工作。“我是从物理学的角度参与行星科学研究的，在国内地学界工作的几年也学了些地质学，把物理学、地质学还有化学都结合起来研究行星科学，我觉得非常合适。” 王阿莲正在尽自己的力量帮助中国的行星科学研究。2006年，她促成了华盛顿大学与山东大学共建国内第一个达到国际标准的行星探测数据分析中心，并为该中心提供美国宇航局和欧洲空间局所采集的行星项目数据。同时为山东大学培训了第一批2名联培博士生。 2007年，她帮助中国地质科学院与华盛顿大学达成一个长期科学合作框架性协议和5个拟议中的单项合作课题，包括用北京SHRIMP离子探针对阿波罗月岩样品及月球陨石的年龄测定，中国“嫦娥1号”探月飞船月球遥测数据的合作研究，以青藏高原盐湖及硫化矿床风化带为模本的火星模拟地质研究，南极地壳及地幔地球物理研究，以及陨石同位素分析研究等。 2008年，由王阿莲推荐并亲自担任科学审校的《登陆火星》中文版由中国宇航出版社正式出版，向中国航天界及青年学子介绍了NASA火星探测车项目的全貌。 目前，第二批2名山东大学博士生即将赴美来到王阿莲的实验室学习工作。同时她也期待着9月份带队回国，与中国地质科学院的合作者中国工程院院士郑绵平，一同奔赴青藏高原盐湖区从事火星模拟地质的第一次野外考察。

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