瑞典皇家科学院决定将2023年诺贝尔物理学奖授予美国科学家Pierre Agostini、德国科学家Ferenc Krausz和法国/瑞典科学家Anne L’Huillier，以表彰他们“开发了产生阿秒光脉冲的实验方法，用于研究物质中的电子动力学”。

2023年的诺贝尔奖单项奖金为1100万瑞典克朗（约合人民币726.5万元），相比去年增加了100万瑞典克朗。

图1 2023年诺贝尔物理学奖。图片来自：Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院

光的实验捕捉到最短的瞬间

三位2023年诺贝尔物理学奖得主因他们的实验而获得认可，这些实验为人类探索原子和分子内的电子世界提供了新的工具。Pierre Agostini， Ferenc Krausz和Anne L Huillier展示了一种制造极短光脉冲的方法，这种光脉冲可以用来测量电子移动或能量变化的快速过程。

当人们感知到快速移动的事件时，它们会相互流动，就像由静止图像组成的电影被认为是连续的运动一样。如果我们想调查非常短暂的事件，需要特殊的技术。在电子的世界里，变化发生在十分之一阿秒内—— 一阿秒是如此之短，以至于一秒钟内包含多少阿秒，几乎相当于宇宙诞生以来有多少秒。

图2 电子运动。1阿秒等于10-18秒。图片来自：Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院

3位获奖者的实验产生的光脉冲非常短，可以用阿秒来测量，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，当她将红外激光穿过惰性气体时，会产生许多不同的光的泛音。每个泛音都是一个光波，在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去。Anne L Huillier继续探索这一现象，为随后的突破奠定了基础。

图3 泛音。泛音在基本音中的每个周期都有多个周期。泛音在光波中的作用也是一样的。

2001年，Pierre Agostini成功地制造并研究了一系列连续的光脉冲，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，这种实验可以分离出持续650阿秒的单一光脉冲。

图4 用最短光脉冲探索电子世界的实验装置示意图。

3位诺贝尔奖得主的贡献使人们能够研究过去无法追踪的快速过程。

“我们现在可以打开通往电子世界的大门。阿秒物理学使我们有机会了解由电子控制的机制。下一步将是利用它们。”诺贝尔物理学委员会主席Eva Olsson说。

这一技术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是很重要的。阿秒脉冲也可以用来识别不同的分子，比如在医学诊断中。

获奖者简介

Pierre Agostini，1968年从法国艾克斯-马赛大学获得博士学位。现任美国哥伦布俄亥俄州立大学教授。

Ferenc Krausz，1962年生于匈牙利。1991年从奥地利维也纳理工大学获得博士学位。现任德国马克斯普朗克量子光学研究所所长，德国路德维希—马克西米利安—慕尼黑大学教授。

Anne L’Huillier，1958年生于法国巴黎。1986年从法国巴黎皮埃尔和玛丽居里大学获得博士学位。现任瑞典隆德大学教授。

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来源：科学网
标题：2023年诺贝尔物理学奖揭晓