2023年諾貝爾物理學(xué)獎揭曉，華東師大吳健教授解讀“阿秒”

北京時間10月3日傍晚，瑞典皇家科學(xué)院3日宣布將2023年諾貝爾物理學(xué)獎授予皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)、費(fèi)倫茨·克勞斯(Ferenc Krausz) 和安妮·盧利爾(Anne L’Huillier)，"以表彰用于研究物質(zhì)中電子動力學(xué)的產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”。

我們第一時間聯(lián)系了WLA青年科學(xué)家代表、華東師范大學(xué)精密光譜科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳健教授，邀請他為我們解讀阿秒。

即將于11月6日開幕的第六屆世界頂尖科學(xué)家論壇期間，吳健教授也將參加論壇活動并分享自己最新的研究成果。

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Q：2023年諾貝爾物理學(xué)獎的結(jié)果揭曉了，您有什么感想？

A：高興、激動！阿秒是一個非常前沿的領(lǐng)域，是諸多頂尖技術(shù)與科學(xué)的結(jié)晶，也是人類探索自然的最前沿之一。

Q：能否深入淺出地向公眾介紹一下“阿秒”？

A：1阿秒=10^-18秒，相當(dāng)于把1秒分成10億份，然后把其中1份再分成10億份，也就是1阿秒相當(dāng)于1秒的10億分之一的10億分之一秒。1秒之于1秒，如同1秒之于 317.1 億年，大約是宇宙年齡的2倍。這是人類目前能觸及的最短的時間尺度。阿秒打開了原子分子內(nèi)部電子運(yùn)動時間過程測量的大門，基于相關(guān)過程的認(rèn)識進(jìn)一步推動了電子極端超快運(yùn)動阿秒時間精度的操控。

眾所周知，微觀結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的宏觀屬性，其精密測量與控制是人類認(rèn)識自然的重要基礎(chǔ)，也是開拓科學(xué)前沿、突破重大應(yīng)用的關(guān)鍵。

從顯微鏡的發(fā)明到X射線衍射技術(shù)的發(fā)展，極大地提高了人們探索自然的能力，但主要集中在穩(wěn)態(tài)信息的獲得，而微觀世界則是一個超快的動態(tài)演化的過程。例如分子內(nèi)原子核的運(yùn)動通常在皮秒或飛秒的時間尺度，對應(yīng)于分子結(jié)構(gòu)的變化和相互作用，其背后的根本原因是電子阿秒時間尺度的運(yùn)動。因此在其特征的時間和空間尺度上，實(shí)現(xiàn)微觀世界動態(tài)演化過程的測量與調(diào)控，是理解物理機(jī)制、實(shí)現(xiàn)調(diào)控不可或缺的手段，不僅將揭示新穎的物理現(xiàn)象和機(jī)制，而且也將為新材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計提供新思路。

Q：能否介紹一下您本人以及國內(nèi)目前在該領(lǐng)域的研究情況？

A：我的博士論文就是亞飛秒（即阿秒）脈沖的產(chǎn)生與控制的研究，讀研究生期間第1篇學(xué)術(shù)論文就是關(guān)于亞飛秒脈沖的產(chǎn)生，發(fā)表在Optics Letters期刊。這些年我在華東師大的課題組發(fā)明了阿秒符合探測、阿秒自參考分子鐘等多項技術(shù)，圍繞原子分子內(nèi)電子阿秒時間動力學(xué)的精密測量和相干調(diào)控開展前沿探索。我們國內(nèi)目前有多個課題組在阿秒領(lǐng)域有深入的研究，例如華東師大、上海光機(jī)所、北京物理所、西安光機(jī)所、華中科大、國防科大、吉林大學(xué)、北京大學(xué)、武漢精測院等等，做出了多項有重要影響力的工作。

Q：阿秒光脈沖未來會有其他的應(yīng)用可能嗎？

A：阿秒目前主要應(yīng)用在原子分子體系內(nèi)電子極端動力學(xué)的科學(xué)研究，后面還有很多值得探索的領(lǐng)域，例如相比于飛秒化學(xué)的阿秒化學(xué)、阿秒與微納體系、以及阿秒與量子信息領(lǐng)域的交叉融合。阿秒從科學(xué)前沿走向更為廣泛的應(yīng)用，不僅深化人們對自然世界的認(rèn)識，還將不斷改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

編 輯 | 秣 馬

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