2018年诺贝尔物理学奖新鲜出炉,搬好板凳围观

诺贝尔物理学奖新鲜出炉,他们有了什么样的突破呢?

2018年诺贝尔物理学奖已经公布,瑞典皇家科学院于斯德哥尔摩10月2日11点45分公布2018诺贝尔物理学奖授予Arthur Ashkin、Gerard Mourou、Donna Stricklan三人。这次的诺贝尔物理学奖的获得者都是在激光物理的领域中获得重大突破。关于这三位物理学家,下面我们来逐一介绍一下。

2018年诺贝尔物理学奖新鲜出炉,搬好板凳围观

Arthur Ashkin,美国。阿什金开创了光学俘获过程,用来操纵原子、分子以及生物细胞级别的微量级。光学俘获简单来说就是“镊子在光学上”的应用。普通的光热辐射产生的压力十分的微弱难以得到利用。而激光的出现使得,激光在与物体进行动量交换时产生势阱,从而形成比普通光热辐射产生的压力大上好几个数量级的压力。这就使得人们可以通过此原理来操纵粒子了。而且这种三维全光学势阱可以对于活体细胞无损伤。阿什金在八十年代将此技术应用在了生物领域,利用光镊捕获了大肠杆菌和烟草花叶病毒。除此之外,光镊近年来还用在了细胞分类,合成生物学上。对于生物体微元细胞的研究起到了很大的助推作用,也使得光镊对于一些疾病的研究有所帮助。

Gerard Mourou,法国。热拉尔教授在超快电子学、高速激光等领域有着极高的贡献。热拉尔与Donna Stricklan一同发明了CPA技术,就是啁啾脉冲放大技术。啁啾脉冲放大技术就是在参量放大过程中,使得泵浦光工作处于高强窄谱带的状态,但是信号光则是宽谱带啁啾脉冲。经过非线性晶体的耦合放大之后,再压缩回飞秒脉冲。由于在光学啁啾脉冲参量放大中,只有泵浦光和信号光同时在晶体中能够匹配时,才能产生放大,因此在主脉冲之外的噪声得到很好的抑制。同是因为光学参量放大的高增益,使得系统的光学介质减少,由此降低了色散,避免了传统CPA激光的B积分问题;另外晶体对抽运光光和信号光都是透明的,可以防止热效应,这些都有助于光束质量的提高。

其实简单来说就是说,激光是有临界功率的,在比较长的某一时段内它都是激光放大的极限了。而啁啾脉冲放大就是在放大之前,先对激光进行能量分散,等放大之后再聚合到一起。这样的目的是使得激光能够大幅的稳步提高功率。提高利用率。这项技术不仅在核物理和粒子物理的领域有所应用,最贴近我们的是在医学领域的应用。对于屈光手术和白内障的治疗上都有着更新的技术成熟度,降低手术的风险性。

Donna Stricklan,加拿大。除了与热拉尔教授一起发明了CPA技术,唐纳德教授还发明了Ultrashort pulse generation through multi-frequency Raman generation,多频拉曼超短脉冲。这是非线性光学技术的革新。这种脉冲的时间非常的短,能够用在分子运动“冻结框架”影像的制作上。

Donna Stricklan是第三个获得诺贝尔物理学奖的女性,Donna在采访中也说到这是一件很惊喜的事情,又一位女性在物理学领域的研究之中取得突出的研究成果。这是一件值得庆祝的事情。但是也有人说Donna的获奖是一件幸运的事情,在研究期间,Donna除了给导师提了一个问题,光纤与放大器调个顺序会如何,从而引发了其导师的实验。才促使了啁啾脉冲放大技术的出现。其实这个实验很简单。事实上,每一个研究的重大突破都不是在于问题或者实验有多么的困难,往往都在于某一个模糊的点上,而在这个点上的灵感是来之不易的。有时候可能我们看似是个随意个偶然成就了结果。其实不然,因为这个偶然一定是无数个思路之中经过思考的其中一个出路,是必然的而不是单纯的巧合。


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