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2023年的諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給了Pierre Agostini、Ferenc Krausz，和Anne L'Huillier，以表彰他們的實(shí)驗(yàn)為人類探索原子和分子內(nèi)的電子世界提供了新的工具。三位諾獎得主展示了一種制造極短的光脈沖的方法，這些光脈沖可以用于測量電子移動或能量變化的快速過程。

一只小小的蜂鳥每秒可以揮動翅膀80次，我們只能通過呼呼的聲響和模糊的影像來感知它的運(yùn)動。對于人類的感官來說，快速的運(yùn)動是模糊在一起的，我們無法觀察到那些在極短時間內(nèi)發(fā)生的事件。因此，我們需要依靠技術(shù)手段來捕捉或描繪這些非常短暫的瞬間。

在電子世界，變化發(fā)生在十分之幾阿秒內(nèi)。阿秒是一個極小的時間單位，一阿秒之于一秒，就像一秒之于宇宙的年齡。而三位獲獎?wù)呔屯ㄟ^實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了非常短的、可以用阿秒來測量的光脈沖。他們用實(shí)驗(yàn)展示了這些脈沖可以用來提供發(fā)生在原子和分子內(nèi)部的過程的圖像。

1987年，L'Huillier發(fā)現(xiàn)當(dāng)將紅外激光穿過惰性氣體時，會產(chǎn)生許多不同的光的泛音。在激光的每個周期中，每個泛音都具有特定的周期數(shù)。

它們是由激光與氣體中的原子相互作用引起的，能給一些電子額外的能量，然后以光的形式發(fā)射出去。L'Huillier延續(xù)了對這一現(xiàn)象的探索，為隨后的突破奠定了基礎(chǔ)。

2001年，Agostini成功地制造出了一系列連續(xù)的光脈沖，每個脈沖僅持續(xù)250阿秒。與此同時，Krausz正在進(jìn)行另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在他的實(shí)驗(yàn)中，他可以分離出持續(xù)650阿秒的單一光脈沖。

這三位獲獎?wù)叩呢暙I(xiàn)，使得人們得以對過去無法追蹤到的快速過程進(jìn)行研究。

阿秒脈沖在許多不同領(lǐng)域都有潛在應(yīng)用。例如，在電子學(xué)中，理解和控制電子在材料中的行為是至關(guān)重要的。阿秒脈沖也可以用來識別不同的分子，比如用在醫(yī)學(xué)診斷中。

作者：原原；來源： 原理微信號