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2018诺贝尔物理学奖揭晓 浙大教授解读激光物理研究意义
    | 发布时间:2018-10-03 09:41:46

  瑞典斯德哥尔摩当地时间10月2日中午11时54分(北京时间17时54分),2018年诺贝尔物理学奖揭晓:由美国科学家阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin) 、法国科学家热拉尔·穆鲁(Gérard Mourou)和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰(Donna Strickland)共同获得该奖,为表彰他们在电子激光领域做出的突出性贡献。

  师生共同获奖

  当天,诺奖委员会现场连线了唐娜·斯特里克兰(Donna Strickland)教授。这是一位女教授,是人类历史上第三位、也是时隔55年再次获得诺奖物理学奖的女科学家。

  电话那头,斯特里克兰在哭,她说接到诺奖委员会电话的时候,她心想“太疯狂了……”她一直带着哭腔调在回答记者提问。以至于诺奖委员会的秘书长先生安慰她,“啊,我想您可以先冷静一下下。”

  然后斯特里克兰问了一句:“我导师也获奖了吧?”

  斯特里克兰的导师,热拉尔·穆鲁(Gérard Mourou),是法国ENSTA极端光研究所所长和巴黎综合理工学院教授,作为国际激光研究与应用领域的顶尖学者,Gérard Mourou教授在超快激光、高速电子学及其应用等领域做出许多杰出贡献。

  “Mourou 教授是我的导师,也是最早启迪我的人。” 斯特里克兰在现场再次感恩导师。

  他们共同发明了啁啾脉冲放大技术(Chirped Pulse Amplification, 简称CPA技术)。

  这不禁让人想起历史上的另外一对师生:休伊什和他的女弟子乔瑟琳·贝尔(Jocelyn Bell Burnell)。

  1974年诺奖物理学奖授予英国剑桥大学的赖尔(Martin Ryle)和休伊什(Antony Hewish),表彰他们在射电天文学方面的先驱性工作。赖尔获奖是由于他的观测和发明,特别是综合孔径技术的发明;休伊什则是由于他在发现脉冲星方面所起的决定性作用。但在研究项目中发挥重要作用的贝尔,则被排除在获奖名单之外。

  而事实上,在《自然》杂志发布脉冲星发现的论文中,共有五位署名作者,休伊什是第一作者,贝尔名列第二。

  当时这次授奖引起了国际天文学界的巨大争议,被认为是诺贝尔奖历史上最不公平的结果之一,以至于有人将其称为“TheNoBellNobel”(没有贝尔的诺贝尔)。

  诺奖委员会后来吸取教训,很多成果都颁给师生,今年的奖项很巧,获奖的师生中,弟子是一位女科学家。

  穆鲁与斯特里克兰共同发明的CPA技术,让人类成功创造出迄今为止最短最强的激光脉冲——使得短激光脉冲(约10~15秒)的扩大成为可能,使其达到极高的峰值功率,相当于太瓦(10^12瓦)。

  它使激光科学领域产生了空前的革新,该项技术发明可以应用在不同的分支,包括核物理与粒子物理学。其在相关的医学领域的应用,已经促进了白内障和眼屈光手术的发展,每年数以百万计的眼科矫正手术所使用的强激光束,都有它的身影。

  光学镊子

  另一位获奖者,是美国科学家阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)。

  1970年,阿瑟·阿什金在贝尔实验室首次报告了微米级粒子的光学散射。随后,阿什金团队开创了今天所称的“光学镊子”:他将单束激光引入高数值孔径物镜形成了三维光学势阱,证明光学势阱可以无损伤地操纵活体物质——也就说,他可以利用“光学镊子”抓起活的细菌,而不会对它们造成损伤。

  他立即开始了对生物系统的研究,今天光学镊子被广泛应用于探索生命的机制。

  目前所说的光镊,即是这样一种三维全光学势阱。

  光学镊子在多个领域具有重要用途:

  1997年,朱棣文正是因为使用这项技术俘获原子而获得诺贝尔物理学奖。

  上世纪80年代后期,阿什金首次将该技术应用于生物学,利用它捕获单个烟草花叶病毒和大肠杆菌。

  光学摄子被用于合成生物学,以构建人造细胞的组织样网络,并将合成膜融合在一起以启动生化反应。

  2003年,光学摄子技术应用于细胞分类领域,通过在样品区域上创建大的光强度图案,可以通过其固有的光学特性对细胞进行分类。

  光学摄子也被可以被用于探测细胞骨架,测量生物聚合物的粘弹性,并研究细胞运动性。

  2011年,科学家提出了一种生物分子检测方法,并在2013年进行了实验证明。

  因此,今年诺贝尔物理学奖表彰的发明,给激光物理学带来了革命,让观察到极其小的东西和极其快的进程成为可能。

来源: 浙江新闻    | 作者:陈伟斌 章咪佳    | 编辑:胡清林    


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