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时隔半世纪女性物理学家又获诺贝尔奖,美加法科学家“彻底改变激光物理学”

据诺贝尔奖官网10月2日报道,瑞典皇家科学院将2018年诺贝尔物理学奖授予Arthur Ashkin, Gerard Mourou和Donna Strickland,以表彰他们在激光物理学领域的奠基性工作。

此次物理奖一半被授予Arthur Ashkin,因其「用于光学镊子及其在生物系统中的应用」,另一半被授予Gérard Mourou和Donna Strickland,以表彰「他们生成高强度,超短光脉冲的方法」。两者结合是一个完备的激光系统,具有很广泛的应用前景。

年纪最大获奖者和他的「光学镊子」

根据诺贝尔官方网站数据统计,诺贝尔物理学奖的获奖者平均年龄为55岁。2002年,88岁的获诺贝尔物理学奖得主雷蒙德·戴维斯是获得诺贝尔物理学奖年龄最大的科学家,而1922年出生、现年96岁的Arthur教授在今天刷新了历史,成为史上最年长的诺贝尔物理学奖获奖者。

Ashkin教授发明了「光学镊子」,能够利用激光束抓起粒子、原子、病毒和活细胞。这个新工具让阿什金得以实现科幻小说的古老梦想——利用光的辐射压来移动物理实体。他成功地让激光把小颗粒推向光束的中央,并使之停留在那里。

1987年Ashkin做出了一项重大突破:利用光学镊子抓起了活的细菌,而没有对它们造成损伤。他立即开始了对生物系统的研究。今天光学镊子被广泛应用于探索生命的机制。鉴于Ashkin教授的突出贡献,他独得此次诺贝尔物理学奖金的一半。

地表最短最强的激光脉冲

Gerard Mourou和Donna Strickland的工作,成功创造出迄今为止最短最强的激光脉冲。在1985年,Rochester大学的Mourou教授与其学生Strickland将雷达中的啁啾脉冲放大技术(chirped-pulse amplification)引入到激光领域,为脉冲峰值功率的进一步提高奠定了基础。他们革命性的论文发表于1985年,成为Strickland的博士论文的基础。

他们使用一种富有想象力的方法,成功地创造出超短的高强度激光脉冲,而没有把放大材料摧毁掉。首先他们把激光脉冲的时间延长,降低了它的峰值功率,然后把它放大,最后压缩它。如果一个脉冲被压缩而变短,那就意味着在更小的空间里集中了更多的光,从而增加了脉冲的强度。

Strickland博士和Mourou教授的新技术被称为「啁啾脉冲放大」(CPA),很快成为了后续高强度激光的标准技术。他们的工作为产生人类有史以来波长最短能量最高的激光铺平了道路。他们所开创的技术开启了该领域的崭新纪元,并在工业与医药领域得到广泛应用。每年数以百万计的眼科矫正手术所使用的强激光束,都有它的身影。

55年来首位女性物理学诺奖得主

在物理学领域,获得诺贝尔物理学奖的科学家达到了206人,但是女性物理学家却寥寥无几,从1901年至2017年,诺贝尔物理学奖已颁发111次,此前历届得主仅有2位是女性。而今天公布物理学获奖名单中,出现了一个伟大的名字,Donna Strickland。同时她也是历史上第三位获得此项殊荣的女性科学家,她的出现,让此次颁奖更具意义。

当Strickland博士谈及与导师Gérard教授共同分享这个奖项时,Strickland博士表示:「作为我的导师和主管,他早已将CPA的研究推动到了极致,因此他绝对值得这个奖项,我很开心他能够获奖。」

在之前的118年里,仅有居里夫人和德裔美国物理学家玛丽亚·戈佩尔特·梅尔(Maria Goeppert-Mayer)两位女科学家曾经获得诺贝尔物理学奖,作为有史以来第三位且近55年来唯一一位诺贝尔物理学奖女性获得者。

在获奖消息发布后,Strickland博士通过视频连线在斯德哥尔摩的新闻发布会,她说:「我们应该称颂女性物理学家们,因为我们还需要更多的关注(because we are out there)。能够成为这些女性中的一员,我感到非常的荣幸。」