【諾貝爾獎】研究阿秒光脈衝 美、匈、瑞典3科學家共享物理學獎

沈陽海哥

【諾貝爾獎】研究阿秒光脈衝　美、匈、瑞典3科學家共享物理學獎




2023年諾貝爾物理學獎，頒給「為研究物質中的電子動力學而產生阿秒光脈衝的實驗方法」，由美國
俄亥俄州立大學（The Ohio State University）名譽教授 亞谷斯蒂尼（Pierre Agostini）、匈牙利-奧地利
物理學家克勞斯（Ferenc Krausz）、瑞典隆德大學 女教授 呂利耶（Anne L’Huillier）3人共享殊榮。

諾貝爾獎基金會（Nobel Foundation）9月15日宣布，2023年每項諾貝爾獎的獎金會增加至 1,100萬瑞典克朗
（約782萬港元）的獎金。如果一個獎項有多於一名得獎者，他們就會平分這些獎金。

阿秒物理學（Attosecond physics），是指在10 的負18秒（阿秒）之間的原子內物理現象，利用雷射產生
的光子脈衝，揭示原子內部的情況。

諾貝爾獎官網指，2023年3位諾貝爾物理學獎得主，因上述相關實驗受到肯定，這些實驗為人類提供了探索
原子和分子內部的電子世界的新工具。

3名學者展現一種建立極短光脈衝的方法，可用來測量電子的快速移動或改變能量的過程。

根據 瑞典皇家科學院（The Royal Swedish Academy of Sciences）的新聞稿，3位得主因的研究，為人類
探索原子和分子內的電子世界提供了新工具。他們展示了一種產生極短光脈衝的方法，可用於測量電子移動
或改變能量的快速過程。

當人類感知時，快速移動的事件會相互流動，就像由靜止影像組成的電影，被感知為連續的活動一樣。
若要調查非常短暫的事件，就需要特殊的技術。在電子世界中，變化發生在十分之幾阿秒（attosecond）內。
一秒鐘里包含的這種時間單位數量，要比宇宙誕生以來的秒數一樣多。

3位得主的實驗產生了如此短的光脈衝，可以以阿秒為單位進行測量，從而證明這些脈衝可用於提供原子
和分子內部過程的圖像。

1987年，呂利耶發現當她透過惰性氣體傳輸紅外線雷射時，會產生許多不同的光泛音。每個泛音都是一個光波，
雷射中每個週期都有給定的週期數。它們由雷射與氣體中的原子相互作用引起；它給一些電子額外的能量，
然後以光的形式發射出來。呂利耶繼續探索這一現象，為後續的突破奠定了基礎。

值得一提的是，女教授 呂利耶（Anne L’Huillier） 是第5位獲得諾貝爾物理學獎的女性。

2001年，阿戈斯蒂尼成功產生並研究了一系列連續的光脈衝，其中每個脈衝僅持續250阿秒。同時，
克勞斯則進行另一種類型的實驗，分離出持續650阿秒的單一光脈衝。

新聞稿指，3位得主的貢獻使得對以前無法追蹤的快速過程的研究成為可能。

諾貝爾物理學委員會主席 奧爾森（Eva Olsson）說：「我們現在可以打開電子世界的大門。阿秒物理學
使我們有機會了解電子控制的機制。下一步將是利用它們。」

3位得主的研究在許多不同領域都有潛在的應用。以電子領域為例，了解和控制電子在材料中的行為非常重要。
阿秒脈衝也可用於識別不同的分子，例如在醫學診斷中。


1秒對於人類來說十分短暫，但在原子的世界中，1秒能發生的事情實在太多。人類看着電子的移動，
就像影片每一格合成的電影一樣：想要研究原子世界的每一格，就需要把截取時間縮小至「阿秒」，
1阿秒等於10 ˉ18秒，相當於光飛越3粒氫原子的時間。

Monfortino

好高深咁。