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2018諾貝爾物理學獎
發布時間:2018-10-09 瀏覽次數:0

2018 年 10 月 2 日,北京時間 17 時 45 分許,2018 諾貝爾物理學獎公布:美國物理學家阿瑟·阿斯金(Arthur Ashkin)因發明“光學鑷子”(optical tweezers)及其在生物系統中的應用而獲得殊榮;而法國學者熱拉爾·穆魯(Gérard Mourou)和加拿大學者唐娜·斯特里克蘭(Donna Strickland)由于研發出制造高強度、超短光脈沖的方法分享了余下的榮譽。

2018年諾貝爾物理學獎得主:Arthur Ashkin, Gerard Mourou, Donna Strickland.

阿瑟·阿斯金(Arthur Ashkin),美國光學學會(OSA,Optical Society of America)名譽成員,曾在貝爾實驗室和朗訊科技公司(Lucent Technologies)任職。他在20世紀60年代后期開始了用激光操縱微粒的工作,這導致了1986年光學鑷子的發明。他還開創了光學俘獲過程澳门赌博网APP下载,最終用于操縱原子,分子和生物細胞。

阿瑟·阿斯金被認為是激光輻射壓力之父澳门赌博网APP下载,他在這一領域的工作包括光學俘獲和用光學梯度力操縱微小介電粒子。他將這些研究延伸應用到細菌、病毒和細胞上澳门赌博网APP下载。用激光使物體保持一定位置的技術被稱為光學鑷子(optical tweezers),阿斯金利用這一技術探索了細胞內部澳门赌博网APP下载,調整其內部結構,并為理解人體正常和疾病狀態提供了新的思路。冷卻和俘獲原子的技術也被延伸應用到基礎科學領域,例如在原子蒸汽中實現玻色-愛因斯坦凝聚態澳门赌博网APP下载。

阿瑟·阿斯金生于 1922 年 9 月 2 日,1947年于哥倫比亞大學獲得物理學學士學位,1952年于康奈爾大學取得核物理博士學位。1942年到1945年任職于哥倫比亞輻射實驗室,1952年到1991年任職于 AT&T 貝爾實驗室澳门赌博网APP下载。在貝爾實驗室工作期間,阿瑟·阿斯金研究微波、非線形光學和光學俘獲。他和同事最先觀察到了連續波段激光的諧波震蕩、參量放大,并發現了光折變效應澳门赌博网APP下载,開創了光學纖維中的非線性光學領域。

獲獎理由:光學鑷子的開發及其在生物系統中的應用

熱拉爾·穆魯(Gérard Mourou),1944年6月22日生于法國,是法國電氣工程和激光領域的先驅,他與他的學生唐娜·斯特里克蘭(Donna Strickland)一起,共同發明了一種稱為“啁啾脈沖放大”(Chirped Pulse Amplification澳门赌博网APP下载,CPA)的技術。這種技術使得短激光脈沖(大約10-15秒)能以極高的峰值功率(相當于太瓦,1012瓦)進行應用。這一技術徹底改變了激光科學領域澳门赌博网APP下载,在物理學的不同分支中發展了新的應用,包括核物理和粒子物理學澳门赌博网APP下载;同時也適用于醫學領域,在眼睛和白內障的屈光手術方面同樣取得了新的進展。

熱拉爾·穆魯是密歇根大學(University of Michigan)的名譽教授,是該大學超快光學科學中心(Center for Ultrafast Optical Science,CUOS)的創始主任。在全球擁有超過27個實驗室。他于2012年在歐洲啟動了極光基礎設施(Extreme Light Infrastructure,ELI)澳门赌博网APP下载,這一設施的三大支柱位于捷克共和國、匈牙利和羅馬尼亞。與此同時,他在法國建立了Apollon項目,該項目位于高原德薩克萊(plateau de Saclay)。 ELI和Apollon項目代表了世界上最大的激光設施。

唐娜·斯特里克蘭(Donna Strickland),加拿大滑鐵盧大學副教授澳门赌博网APP下载,她1981年在安大略省漢密爾頓麥克馬斯特大學工程物理學士,1989年在紐約羅切斯特羅徹斯特大學物理學(光學)博士。她的超快激光組開發了用于非線性光學研究的高強度激光系統。她正在研究多頻拉曼生成(MRG)的非線性光學技術、用于中紅外發生的雙色光纖激光系統,以及自聚焦和多光子電離對晶狀體內微腔泡形成的作用。唐娜·斯特里克蘭也是第三位獲得諾貝爾物理學獎的女科學家。

獲獎理由:為人類創造的最短最強的激光脈沖鋪平了道路。他們開發的技術開辟了新的研究領域,并帶來了廣泛的工業和醫療應用。

諾貝爾獎官方網站鏈接:https://www.nobelprize.org/

今年的諾貝爾物理學獎的授予“由光制成的工具”澳门赌博网APP下载澳门赌博网APP下载,旨在表彰激光物理學的兩項發明,中一個涉及連續的單色激光器,而另一個與脈沖激光器有關。三位獲獎者的研究與發明已經徹底改變了激光物理學,得益于他們的貢獻,人類現在正以新的“眼光”,觀察極小的物體和令人難以置信的快速過程澳门赌博网APP下载。由此誕生對的先進的精密儀器,開辟了多個全新的研究領域,造福了眾多工業和醫療應用。

第一篇描述紅外或光學微波激射器(maser)的論文在60年前(1958年8月26日)發表于《物理評論》,論文由彼時就職于貝爾電話公司新澤西州實驗室的阿瑟·肖洛(Arthur L. Schawlow)和查爾斯·道恩斯(Charles H. Townes)撰寫。論文的發表,意味著微波激射器向紅外和光學領域的延伸,為如何構建光學微波激射器構繪了藍圖;西奧多·麥曼(Theodor H. Maiman)在1960年首次展示了相干激發光發射澳门赌博网APP下载。肖洛于1961年在《科學美國人》雜志上發表的文章澳门赌博网APP下载,使得光學微波激射器為公眾所熟知。

光學微波激射器(optical  maser)這個名字最初出現于技術文獻,同樣也出現于Schawlow的科普文章。然而,當瑞典皇家科學院頒發1964年的諾貝爾物理學獎時,“光學激光器”已被“激光”(laser)(被輻射激發而被放大增強的光)所取代澳门赌博网APP下载。

激光物理領域及其應用在首次發現后迅速發展。激光具有獨特的性質,如具有相干性、方向性,單色性好、強度高,這些在科學和日常生活中都有著非常重要的作用。

很明顯,在激光出現的早期,研究者的驅動力是希望得到一種裝置,能產生與無線電波相同純度的光波。第一批激光器只能在短時間內產生激光脈沖,但是我們要求它可以連續運行。連續波澳门赌博网APP下载、頻率尖銳激光器的發展是高分辨激光光譜學的先決條件,相關的研究已經獲得了幾個物理學諾貝爾獎澳门赌博网APP下载。

激光物理學的另一個重要發展是短脈沖光的產生,特別是激光Q開關(巨脈沖發生器)和鎖模技術的發明,這使得制造一系列重復、密集的短激光脈沖成為可能。染料激光器的發展,更為產生越來越短的光脈沖開辟了一個新的方向。為獲得短光脈沖,使其持續時間與分子中原子運動的時間尺度相匹配澳门赌博网APP下载,創造了全新的化學研究領域和實時研究化學反應過渡態的可能性,這些突破已在1999年榮獲諾貝爾化學獎。

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