“今天一早剛接到費(fèi)倫茨·克勞斯昨天給我的回信，下午就得知他獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)了。”10月3日晚，中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員魏志義在接受新京報(bào)記者采訪時(shí)表示，克勞斯和他的研究團(tuán)隊(duì)有密切的交流和合作，“他是一位非常優(yōu)秀的科學(xué)家”。

北京時(shí)間10月3日下午，瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布，將2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)、費(fèi)倫茨·克勞斯(Ferenc Krausz)和安妮·盧利爾 (Anne L’ Huillier)，以表彰他們?cè)?ldquo;為研究物質(zhì)中的電子動(dòng)力學(xué)而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”所作出的貢獻(xiàn)。

對(duì)于這三位科學(xué)家獲得今年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，魏志義表示并不意外。“早幾年大家就認(rèn)為他們應(yīng)該獲獎(jiǎng)了。尤其是去年克勞斯、盧利爾和保羅·科克姆(加拿大科學(xué)家)同獲2022年沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)，大家更不意外了，這個(gè)獎(jiǎng)一向被視為諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)。”

“阿秒”研究獲獎(jiǎng)

據(jù)瑞典皇家科學(xué)院介紹，今年的三位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主是因其實(shí)驗(yàn)獲得認(rèn)可，這些實(shí)驗(yàn)為人類探索原子和分子內(nèi)的電子世界提供了新工具。

三位科學(xué)家展示了一種產(chǎn)生極端光脈沖的方法，可用于測(cè)量電子移動(dòng)或改變能量的快速過(guò)程。簡(jiǎn)單而言，他們的實(shí)驗(yàn)使得對(duì)以前無(wú)法追蹤的快速過(guò)程進(jìn)行研究成為可能。

瑞典皇家科學(xué)院指出，在電子世界中，變化通常發(fā)生在零點(diǎn)幾阿秒(attosecond)內(nèi)。阿秒非常之短暫，一阿秒之于一秒，如同一秒之于 317.1 億年。而三位獲獎(jiǎng)?wù)叩膶?shí)驗(yàn)產(chǎn)生了非常短的光脈沖，可以以阿秒為單位進(jìn)行測(cè)量，從而證明這些脈沖可用于提供原子和分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)過(guò)程的圖像。

魏志義在接受新京報(bào)記者采訪時(shí)表示，“阿秒是一個(gè)非常短的時(shí)間過(guò)程，就像快門一樣。我們研究前沿科學(xué)會(huì)涉及到時(shí)間分辨率的問(wèn)題，就像對(duì)應(yīng)的空間分辨率一樣。我們需要知道分子原子電子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，但這個(gè)過(guò)程變化非常快。阿秒激光出現(xiàn)后，我們可以用它來(lái)觀測(cè)、記錄電子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。”

安妮·盧利爾發(fā)現(xiàn)了激光與氣體中原子相互作用的新效應(yīng)，皮埃爾·阿戈斯蒂尼和費(fèi)倫茨·克勞斯則證明這種效應(yīng)可以用來(lái)產(chǎn)生比以前更短的光脈沖。

“我們現(xiàn)在可以打開電子世界的大門。阿秒物理學(xué)使我們有機(jī)會(huì)了解電子所掌控的機(jī)制。而下一步，將是利用它們。”諾貝爾物理學(xué)委員會(huì)主席伊娃·奧爾森(Eva Olsson)說(shuō)道。

魏志義指出，阿秒研究的應(yīng)用涉及面非常廣泛。首先，隨著對(duì)電子動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)加深，科學(xué)家不僅可以看到電子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，甚至可以控制電子，這有助于推動(dòng)相關(guān)的物質(zhì)科學(xué)如物理、化學(xué)、生物的研究，對(duì)于認(rèn)識(shí)物質(zhì)的屬性、對(duì)物質(zhì)的特性進(jìn)行調(diào)控非常重要。

除了在前沿科學(xué)研究領(lǐng)域，阿秒研究在技術(shù)方面也有廣泛應(yīng)用。魏志義稱，這一研究在信息、在成像、在光伏產(chǎn)業(yè)、精密加工等方面都有很重要的應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)診斷中，阿秒脈沖也可用于癌癥的早期檢查及輔助藥物的研發(fā)。

史上第五位女性得主

值得關(guān)注的是，今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)迎來(lái)了史上第五位女性得主。她就是現(xiàn)年65歲的法國(guó)、瑞典物理學(xué)家盧利爾。

盧利爾1958年出生于法國(guó)巴黎，1986年獲得法國(guó)巴黎皮埃爾和瑪麗·居里大學(xué)博士學(xué)位，同年，她獲得了法國(guó)原子能委員會(huì)的永久研究員職位。之后，她分別在瑞典哥德堡查爾姆斯理工學(xué)院、美國(guó)洛杉磯南加州大學(xué)從事博士后研究。2004年，盧利爾當(dāng)選瑞典皇家科學(xué)院院士。目前，她是瑞典隆德大學(xué)教授。

“盧利爾在激光物理領(lǐng)域有比較突出的貢獻(xiàn)，是阿秒研究的重要基礎(chǔ)——高次諧波的開拓者。”魏志義對(duì)新京報(bào)記者表示，在激光物理領(lǐng)域，女性科學(xué)家做出了很多貢獻(xiàn)，表現(xiàn)得很活躍。2018年，激光物理領(lǐng)域?qū)＜姨颇?middot;斯特里克蘭也曾獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而且是時(shí)隔半個(gè)多世紀(jì)首位獲獎(jiǎng)的女科學(xué)家。

在諾貝爾六大獎(jiǎng)項(xiàng)中，物理學(xué)獎(jiǎng)是女性獲獎(jiǎng)人次第二少的獎(jiǎng)項(xiàng)，只多于僅有2位女性獲獎(jiǎng)的諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。

截至2022年，在諾獎(jiǎng)百余年歷史中，僅有4名女性曾獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，分別是瑪麗·居里(1903年獲獎(jiǎng)，1911年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))、瑪麗亞·梅耶(1963年獲獎(jiǎng))、唐娜·斯特里克蘭(2018年獲獎(jiǎng))、安德烈婭·蓋茲(2020年獲獎(jiǎng))。

盧利爾在得知獲獎(jiǎng)消息時(shí)說(shuō)，“這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)意義重大。這是最具聲望的一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，我非常開心能得到這個(gè)獎(jiǎng)。太不可思議了!”

除盧利爾外，另外兩位獲獎(jiǎng)的科學(xué)家也是飛秒研究領(lǐng)域的重要人物。三位科學(xué)家將平分1100萬(wàn)瑞典克朗的獎(jiǎng)金。

阿戈斯蒂尼1968年在法國(guó)艾克斯-馬賽大學(xué)獲得博士學(xué)位，之后成為法國(guó)原子能委員會(huì)(CEA Saclay)的研究員，2002年前在那里擔(dān)任過(guò)多個(gè)職務(wù)。2005年開始，他在美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)大學(xué)擔(dān)任物理學(xué)教授。

克勞斯1962年出生于匈牙利莫爾市，1991年在奧地利維也納科技大學(xué)獲博士學(xué)位。目前，他是德國(guó)加爾興馬科斯普朗克量子光學(xué)研究所(Max Planck Institute of Quantum Optics)所長(zhǎng)，也是德國(guó)路德維希馬克西米利安慕尼黑大學(xué)教授。

魏志義目前是馬科斯普朗克阿秒科學(xué)中心委員，他和克勞斯有著密切的交流與合作。據(jù)他介紹，克勞斯曾到他的團(tuán)隊(duì)訪問(wèn)交流過(guò)很多次，今年6月他也到克勞斯的團(tuán)隊(duì)訪問(wèn)過(guò)，兩人還一起獲得過(guò)基金委國(guó)際合作項(xiàng)目的支持。

“克勞斯是一位非常優(yōu)秀的科學(xué)家，在物理學(xué)領(lǐng)域做了很多工作，可以說(shuō)是超快激光的開拓者。”魏志義表示，克勞斯的團(tuán)隊(duì)在飛秒激光方面也做了很多工作，2001年就率先在國(guó)際上產(chǎn)生了阿秒脈沖。目前克勞斯在激光生物學(xué)方面也有許多研究，包括早期癌癥的診斷等。

2018諾獎(jiǎng)也授予激光物理領(lǐng)域

從1901年至2022年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)已頒發(fā)過(guò)116次，其中47次授予單一獲獎(jiǎng)?wù)撸?2次由兩位獲獎(jiǎng)?wù)叻窒恚?7次由三位獲獎(jiǎng)?wù)叻窒怼?/p>

截至2022年，共有222位諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者。其中，美國(guó)科學(xué)家約翰·巴丁是唯一曾在1956年和1972 年兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)撸@意味著共有221人曾獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

最年輕的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主是勞倫斯·布拉格，他1915年和父親亨利·布拉格共同獲獎(jiǎng)時(shí)年僅25歲。最年長(zhǎng)的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主是亞瑟·阿斯金，他2018年獲獎(jiǎng)時(shí)已96歲。

近五年來(lái)，2018年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)也由激光物理領(lǐng)域的科學(xué)家獲獎(jiǎng)。2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家亞瑟·阿斯金、法國(guó)科學(xué)家杰哈·莫羅和加拿大科學(xué)家唐娜·斯特里克蘭，以表彰他們?cè)诩す馕锢眍I(lǐng)域的突破性發(fā)明。

2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了法國(guó)科學(xué)家阿蘭·阿斯佩、美國(guó)科學(xué)家約翰·克勞澤和奧地利科學(xué)家安東·蔡林格，以表彰他們?cè)?ldquo;糾纏光子實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證違反貝爾不等式和開創(chuàng)量子信息科學(xué)”方面所作出的貢獻(xiàn)。

2021年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)首次頒給了氣候?qū)W家真鍋淑郎和克勞斯·哈塞爾曼，以表彰其在“地球氣候建模、量化氣候變化以及對(duì)全球變暖的可靠預(yù)測(cè)”方面的貢獻(xiàn);喬治·帕里西因“在從原子到行星尺度的物理系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了無(wú)序和漲落的相互作用”同獲當(dāng)年獎(jiǎng)項(xiàng)。

2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)由英國(guó)科學(xué)家羅杰·彭羅斯、德國(guó)科學(xué)家賴因哈德·根策爾、美國(guó)科學(xué)家安德烈婭·蓋茲共享。其中彭羅斯因證明黑洞是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的直接結(jié)果而獲獎(jiǎng)，享有一半獎(jiǎng)金;根策爾和蓋茲因在銀河系中央發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量天體而獲獎(jiǎng)。

2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予三名科學(xué)家：來(lái)自美國(guó)的詹姆斯·皮布爾斯因宇宙學(xué)相關(guān)研究獲獎(jiǎng)，來(lái)自瑞士的米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲因首次發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系外行星獲獎(jiǎng)。