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本文特此感謝國立東華大學物理系鄭嘉良教授審校

諾貝爾獎官方新聞稿全文:
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/press-release/

2023年諾貝爾物理獎要表揚三位得主

皮耶.阿戈斯提尼(Pierre Agostini)

俄亥俄州立大學,哥倫布城,美國

費倫茨.克勞斯(Ferenc Krausz)

馬克斯.普朗克量子光學研究所,慕尼黑大學,德國

安妮.呂利耶(Anne L’Huillier)

隆德大學,瑞典

「發展出產生阿秒光脈衝的實驗方法,得以研究物質中的電子動力學。」

用光捕捉最短瞬間的實驗

三位 2023 年諾貝爾物理學獎得主因其實驗而獲得認可,這些實驗為人類探索原子和分子內的電子世界提供了新工具。皮耶.阿戈斯提尼、費倫茨.克勞斯和安妮.呂利耶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運動一樣。 如果我們想了解非常短暫的事件,我們需要特殊的技術。在電子世界中,變化發生在十分之幾阿秒內——阿秒是如此之短,以至於一秒鐘內可容納的阿秒,多到和宇宙誕生至今的變化一樣多。

獲獎者的實驗製造出如此短的光脈衝,可以以阿秒為單位進行測量,從而顯示了這些脈衝可用來提供原子和分子內部過程的圖像。

1987年,呂利耶發現,當她發射紅外線穿過惰性氣體時,會產生許多不同的光的泛波(overtones)。每個泛波都是一個光波,在特定週期的雷射光中有著特定數量的週期。它們是由雷射與氣體中的原子相互作用引起的;它給了一些電子額外的能量,使之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。

2001年,阿戈斯提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,費倫茨正進行另一種類型的實驗,該實驗有機會可以分離出單一光脈衝,持續650阿秒。

獲獎者的貢獻,讓人們有可能去研究過去無法追蹤的快速過程。

「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主宰的機制。下一步將是善用它們。」諾貝爾物理學委員會主席伊娃.奧爾森(Eva Olsson)說。

它們有可應用於不同領域的潛力。 例如,在電子領域,這對於我們去瞭解並控制在物質中的電子行為至關重要。 阿秒脈衝也可用於識別不同的分子,例如醫學診斷。

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曾雨涵

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