瑞典皇家科学院授予2023年诺贝尔物理学奖给3位杰出科学家！他们的突破性工作为人类揭开了原子和分子内部电子世界的奥秘。同时，他们的研究为理解生命的化学基础和开发新技术奠定了基础。
这一次的诺贝尔物理学奖获得者包括来自美国俄亥俄州州立大学的皮埃尔·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、德国马克斯·普朗克量子光学研究所和德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学的费伦茨·克劳斯（Ferenc Krausz），以及瑞典隆德大学的安妮·勒伊耶（Anne L’Huillier）。他们的实验工作为人类提供了一种新的工具，通过创造极短光脉冲的方法，测量电子运动或能量变化的快速过程。
或许你会好奇，为什么物理学家要研究如此短暂的时间单位——阿秒？原因就在于他们想要了解物质内部的电子是如何运动的。我们可以从摄影的角度来理解这个问题。对于运动速度极快的物体，如果我们使用快门速度较慢的相机拍摄，只能得到模糊的拖影。只有当快门速度足够快，比如在1/1000秒的时间内，才能捕捉到物体运动的瞬间。
而对于物质内部的电子来说，它们的运动速度已经接近光速，时间单位常常是以阿秒为量级的。想要研究电子，我们需要一种特殊的“照相机”，它的“快门速度”要达到几个阿秒这么快。
这一届的诺贝尔物理学奖得主们恰好找到了一种持续时间只有几十阿秒的光脉冲，作为拍摄电子运动的“快门”，让我们能够更深入地了解微观世界的奥秘。
在过去，科学家们一直努力缩短光脉冲的长度，但面临着一个困难，即很难将光脉冲的长度缩减到比一个光周期更短的时间内。光的波动是由电场与磁场变化产生的，而一个光周期就是光完成一次波动所需的时间。通过使用波长很短的光并将不同波长的光结合在一起，科学家们成功地突破了这个限制，创造出了阿秒脉冲。
在这一方面，安妮·勒伊耶和她的团队起到了关键作用。他们在上世纪80年代让红外激光穿过惰性气体，成功制造出了激光“泛音”，为制造阿秒激光打下了基础。
这个“泛音”的产生过程是这样的：当激光进入气体并影响其原子时，会引起电磁振荡，扭曲将电子束缚在原子核周围的电场，使电子有机可乘逃逸出原子。在电子逃逸期间，它从激光的电场中收集了大量额外能量，为了重新附着到原子核上，它必须以光脉冲的形式释放多余能量。这些来自电子的光脉冲就是实验中出现的“泛音”。
这些“泛音”之间会相互作用，产生一系列持续几百阿秒的光脉冲。在上世纪90年代，物理学家们理解了这个理论，但直到2001年才取得了对光脉冲的识别和测试突破。
皮埃尔·阿戈斯蒂尼和他的研究小组成功产生并研究了一系列连续的光脉冲，类似于一列带有多节车厢的火车。他们利用一种特殊技巧，将“脉冲列车”与原始激光脉冲的延迟部分组合在一起，以了解泛音之间的相位关系。这个过程也让他们能够测量脉冲列车中每个光脉冲的持续时间，他们发现每个光脉冲只持续250阿秒。
与此同时，费伦茨·克劳斯和他的研究小组致力于一种技术，可以选择单个光脉冲，类似于将一节车厢从火车上分离并切换到另一条轨道。他们成功地分离出持续时间为650阿秒的光脉冲，并利用它来跟踪和研究电子被拉离原子的过程。
这些实验的成功证明了阿秒光脉冲的观测和测量是可行的，并且可以用于新的实验。现在，阿秒世界已经近在眼前，这些短暂的光脉冲可以帮助我们研究电子的运动。而且，这项技术还在不断发展，产生持续时间只有几十阿秒的光脉冲也已成为可能。
那么，研究电子运动有什么用呢？阿秒光脉冲技术使我们能够精确测量电子从原子中被拉出的时间，并研究这个时间与电子和原子核之间的关联。通过这种技术，我们现在可以看到电子在分子内部的具体运动，而不再只能做出大致的估计。
阿秒光脉冲不仅有助于我们更深入地了解物质的内部工作原理，还可以帮助我们识别和研究各种物理事件。这项技术已经被应用于多个领域，从电子技术到医学，都具有巨大的潜力。
举个例子，我们可以利用阿秒光脉冲来“推动”分子，从而产生特定的信号。这个信号就像分子的指纹，告诉我们它是什么分子。这项技术在医学诊断领域具有潜在应用。
通过皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·勒伊耶的突破性工作，阿秒世界现在已经进入了我们的视野。这些杰出科学家为我们揭开了微观世界的奥秘，为人类的发展和科学进步做出了重要贡献。
