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諾貝爾物理學獎公布:為Ashikin、Mourou和Strickand

  • 2018年10月3日 GuoMeng來源:網易科技 新華網 551 30
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當地時間10月2日,諾貝爾物理學獎在瑞典公布,獲獎者為美國科學家Arthur Ashikin、法國科學家Gérard Mourou和加拿大科學家Donna Strickland,表彰他們在激光物理研究領域的突破性發明。

諾貝爾物理學獎公布

10月2日消息,當地時間10月2日,諾貝爾物理學獎在瑞典公布,獲獎者為美國科學家Arthur Ashikin、法國科學家Gérard Mourou和加拿大科學家Donna Strickland,表彰他們在激光物理研究領域的突破性發明。

據了解,瑞典皇家科學院將九百萬瑞典克朗(約合695萬人民幣)的獎金一半授予美國科學家Arthur Ashkin,另一半將法國科學家Garard Mourou和加拿大科學家Donna Strickland兩位分享。

諾貝爾物理學獎公布:為Ashikin、Mourou和Strickand

今年諾貝爾物理學獎授予激光物理學革命性發明。激光物理通過新的裝置可對非常小的物體進行實驗,并實現難以置信的快速進程,精密儀器正在開辟未知研究領域,并應用于工業和醫療領域。

Ashkin發明的光學鑷子使用激光光束來抓取粒子,原子以及分子。它們可以用來檢驗和操控病毒,細菌和其他活細胞而不會對其造成損傷。至此,觀察和操控生命體系的嶄新工具被創造了出來。

Gérard Mourou以及Donna Strickland的工作為產生人類有史以來波長最短,能量最高的激光鋪平了道路。他們所開創的技術開啟了該領域科學研究的嶄新紀元,并在工業與醫藥領域得到廣泛應用。

據瑞典媒體報道,亞瑟·阿什金1922年9月2日出生于美國紐約市布魯克林區,1952年在康奈爾大學獲得博士學位。他發明的光鉗可用光束捕捉到粒子、原子、病毒和活細胞。這種新工具使得阿什金將古老的科幻夢想變成現實--利用光輻射壓移動物理目標。他成功用激光將微粒子推到光束中心然后抓住。1987年他獲得重大突破,利用光鉗毫發無損地捕捉到活的細菌。雖然他立即開始研究生物系統,現在光鉗廣泛用于研究生命機理。

杰拉德·莫羅1944年出生于法國阿爾貝維爾,他在1973年獲得博士學位。唐娜·斯特里克蘭1959年出生于加拿大圭爾夫,1989年獲得美國羅切斯特大學博士學位。他們為制造波長最短、密度最大激光脈沖鋪平道路。1985年他們發表了革命性的文章并成為斯特里克蘭博士論文的基礎。他們使用獨創的方法,在不損壞放大材料的情況下超過制造出超短波高密度激光脈沖。首先他們及時拉伸激光脈沖以降低脈沖的峰值功率,然后放大最后壓縮。如果脈沖及時被壓縮波長變短,那么在同樣微小空間里可以容納更多的光,大幅提高脈沖的密度。他們最新發明的技術被稱為啁啾脈沖放大(CPA),很快成為高密度激光的標準。每年使用激光進行的眼睛矯正手術有數百萬例,還有無數的應用領域等待人類開發。

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解讀諾貝爾物理學獎:強激光使矯正視力不損傷眼球

隨著人類的研發和技術應用走入更高階段,我們往往要不斷地“鉆牛角尖”,比如在實驗室中觀測并分析極其微小的病毒、分毫不差地在眼球上進行微創手術等。要實現這些難度極高的操作,我們需要駕馭光,讓光成為奇跡工具。

美國科學家阿瑟·阿什金、法國科學家熱拉爾·穆魯以及加拿大科學家唐娜·斯特里克蘭正是通過開創性發明和研究為我們提供了這方面的強大工具。他們2日共同獲得2018年諾貝爾物理學獎。

阿什金發明了一種光鑷工具,它能夠用一束高度匯聚的激光形成三維勢阱來捕獲、操縱極其微小的粒子,也就是說,讓激光將小粒子推向光束中心,并將它們固定在那里,從而更好地操縱它們。1987年,阿什金在這方面取得了實質突破。他在不傷害活細菌的情況下,成功用光鑷捕獲了它們。

瑞典皇家科學院院士埃娃·林德羅特接受新華社采訪時說:“有了這種光鑷,我們能夠抓取分子,把它們移動到你想要的地方,并對它們展開操作,這是非常實用的工具,事實上我們也經常使用它。”

有了通過駕馭光而形成的新工具,人們可以操縱和移動原子、病毒和其他活細胞。阿什金的發明讓科研人員有機會在不破壞細胞膜的前提下,深入分析細胞內發揮關鍵作用的分子馬達,探討其中的運作機制。如今在許多生物實驗室中,光鑷已經是標配的設備。

穆魯和斯特里克蘭發明了一種叫作“啁啾脈沖放大”的技術,簡單解釋就是,將短激光脈沖適時拉伸以減少峰值功率,然后放大它,并最終把它徹底壓縮,這能讓更多的光被壓縮在一個極小空間內,從而大幅提高脈沖的強度。

他們的新技術為科研和一些產業發展提供了全新視角,在物理、化學以及醫學等領域都得到應用。科研人員有機會一窺微觀且快速變化中的分子和原子世界中發生了什么。超強的激光束能夠精準地在不同材料上實現切割和鉆孔。

林德羅特說,“這項研究涉及如何讓激光變得更強,有了強大的激光我們可以做很多實際的事情,比如精準、低成本地為粒子加速,強激光帶來的短脈沖又可以幫助我們以簡單且盡可能不損傷眼球的方式來矯正視力。”

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