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2018年诺贝尔物理学奖获奖者公布 ———三位研究人员因激光科学获奖
更新时间:2018-10-22 10:33:26    来源:https://physics.aps.org/articles/v11/100    作者:Leah Poffenberger,译者:齐新元,审校:戢凯文    点击:1266次

最近,瑞典皇家科学院宣布了今年的诺贝尔物理学奖得主。2018年“激光物理学领域突破性发明奖”的获得者有亚瑟·阿什金(曾供职于贝尔实验室)、杰勒德·穆卢(法国理工学院)和密歇根大学(美国安阿伯)以及唐娜·斯特里克兰(加拿大滑铁卢大学)。其中,思特里克兰德是第三位获此殊荣的女物理学家,也是自1963年以来首位获此殊荣的女物理学家。


Photos: Ashkin: A. Ashkin, Mourou: ELSA Lab, Strickland: Univ. of Waterloo

 

阿什金因发明了一种名为“光镊子(optical tweezers)”的装置而获得了一半的奖金。该装置可以抓取和操纵小物体,并将其应用于生物系统。这项工作首次发表在《物理评论快报(Physical Review Letters)》上。奖金的另一半给了Mourou和Strickland,因为他们提出了产生高强度超短光脉冲的方法。这两项发明都是在实际使用激光束方面的重大突破。


Stretchy genes. Half of the 2018 physics Nobel Prize recognizes the invention of optical tweezers. In this illustration of a recent experiment, two optical tweezers (red) were used to stretch a single strand of DNA between a pair of tiny beads (blue). Monitoring the light emitted by fluorescent molecules (green) provided information on the DNA’s structural changes under tension [6].


“已经有几个诺贝尔奖与激光的开发和应用有关,”2018年APS总裁、加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的激光物理学家罗杰·法尔科内(Roger Falcone)说。今年很高兴看到阿特·阿什金在利用激光操纵小粒子运动方面的开创性工作得到认可,以及杰拉德·穆卢和唐娜·斯特里克兰德的有力发明,这种技术使最高峰值功率激光器得以实现。对思特里克兰德作为一名研究生所做的关键贡献的认可是值得关注的,也是鼓舞人心的。

美国物理学会副主席、斯坦福大学的菲利普·巴克斯鲍姆(Philip Bucksbaum)说:“阿特·阿什金在贝尔实验室开展的漂亮实验启发了他的同行物理学家们去研究激光冷却和光学陷阱,这反过来又导致了简并量子气体物理学的产生,以及用于生物物理学的激光镊子等等。”“几乎在同一时间,唐娜·斯特里克兰( Donna Strickland )和杰拉德·穆卢(Gerard Mourou)解决了激光科学中的一个关键问题,这个问题迅速为阿托秒科学和高能激光打开了大门。”

阿什金,作为一名美国物理学会的理事,2003年美国物理学会约瑟夫·f·基斯利测量科学进展奖(APS Joseph F. Keithley Award for Advances in Measurement Science)的获得者,因其在20世纪60年代到80年代在贝尔实验室的工作获得了诺贝尔奖。在那里,他发明了光学镊子,该技术利用激光捕获微观物体,如粒子、原子和病毒。光镊现在已被用来捕获和研究活的细菌。

Mourou和Strickland在Rochester大学时开发了一种产生高强度超短脉冲的方法——啁啾脉冲放大(chirped pulse amplification ,CPA)。该方案允许产生强大的激光脉冲,通常此类脉冲会损坏放大器中的光学材料。CPA是一种被广泛使用的激光技术,它已经为百万计的眼睛手术中的高强度(higher-intensity)、超锐的激光束(ultra-sharp laser beams)铺平了道路。Mourou是2018年阿瑟·l·Schawlow激光科学奖(2018 APS Arthur L. Schawlow Prize in Laser Science)的得主。

诺贝尔奖于1901年首次颁发,被广泛认为是科学、经济学和文学领域的最高荣誉。2018年诺贝尔奖得主将在12月的颁奖典礼上获得奖牌,另外还有900万瑞典克朗(略高于100万美元),其中一半授予阿什金,另一半授予穆卢和斯特里克兰。

相关阅读:

[1] A. Ashkin, “Acceleration and Trapping of Particles by Radiation Pressure” Phys. Rev. Lett. 24, 156 (1970).

[2] A. Ashkin, "Trapping of Atoms by Resonance Radiation Pressure" Phys. Rev. Lett. 40, 729 (1978).

[3] S. Chu, J. E. Bjorkholm, A. Ashkin, and A. Cable, "Experimental Observation of Optically Trapped Atoms" Phys. Rev. Lett. 57, 314 (1986).

[4] J. P. Gordon and A. Ashkin, "Motion of atoms in a radiation trap" Phys. Rev. A 21, 1606 (1980). Arthur Ashkin - 2003 APS Joseph F. Keithley Award for Advances in Measurement Science Recipient Gérard Mourou - 2018 APS Arthur L. Schawlow Prize for Laser Science.

[5] D. Strickland and G. Mourou, “Compression of amplified chirped optical pulses” Opt. Commun. 56, 219 (1985)

[6] K. Schakenraad, A. S. Biebricher, M. Sebregts, B. ten Bensel, E. J. G. Peterman, G. J. L. Wuite, I. Heller, C. Storm, and P. van der Schoot, “Hyperstretching DNA,” Nat. Commun. 8, 2197 (2017).

[7] A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and Steven Chu, “Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles,” Opt. Lett. 11, 288 (1986).

[8] A. Ashkin, Karin Schütze, J. M. Dziedzic, U. Euteneuer, and M. Schliwa, “Force generation of organelle transport measured in vivo by an infrared laser trap,” Nature 348, 346 (1990).

[9] D. Strickland and G Mourou, “Compression of amplified chirped optical pulses,” Opt. Commun. 56, 219 (1985).


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