2023诺奖 | 探索快到不可思议的电子世界

 

2023年的诺贝尔物理学奖颁发给了Pierre Agostini、Ferenc Krausz，和Anne L'Huillier，以表彰他们的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。三位诺奖得主展示了一种制造极短的光脉冲的方法，这些光脉冲可以用于测量电子移动或能量变化的快速过程。

 

 

一只小小的蜂鸟每秒可以挥动翅膀80次，我们只能通过呼呼的声响和模糊的影像来感知它的运动。对于人类的感官来说，快速的运动是模糊在一起的，我们无法观察到那些在极短时间内发生的事件。因此，我们需要依靠技术手段来捕捉或描绘这些非常短暂的瞬间。

 

在电子世界，变化发生在十分之几阿秒内。阿秒是一个极小的时间单位，一阿秒之于一秒，就像一秒之于宇宙的年龄。而三位获奖者就通过实验产生了非常短的、可以用阿秒来测量的光脉冲。他们用实验展示了这些脉冲可以用来提供发生在原子和分子内部的过程的图像。

 

 

1987年，L'Huillier发现当将红外激光穿过惰性气体时，会产生许多不同的光的泛音。在激光的每个周期中，每个泛音都具有特定的周期数。

 

 

它们是由激光与气体中的原子相互作用引起的，能给一些电子额外的能量，然后以光的形式发射出去。L'Huillier延续了对这一现象的探索，为随后的突破奠定了基础。

 

 

2001年，Agostini成功地制造出了一系列连续的光脉冲，每个脉冲仅持续250阿秒。与此同时，Krausz正在进行另一项实验，在他的实验中，他可以分离出持续650阿秒的单一光脉冲。

 

 

这三位获奖者的贡献，使得人们得以对过去无法追踪到的快速过程进行研究。

 

阿秒脉冲在许多不同领域都有潜在应用。例如，在电子学中，理解和控制电子在材料中的行为是至关重要的。阿秒脉冲也可以用来识别不同的分子，比如用在医学诊断中。

 

作者：原原；来源： 原理微信号