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今日重磅!2023年诺贝尔物理学奖得主公布!

2023.10.03
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杨杨

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2023年诺贝尔物理学奖授予俄亥俄州立大学的Pierre Agostini, 匈牙利-奥地利物理学家 Ferenc Krausz 和 法国/瑞典物理学家 Anne L’Huillier

获奖理由:表彰他们在物质电子动力学研究中产生阿秒光脉冲的实验方法

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皮埃尔·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini),男,1968年从法国艾克斯-马赛大学获得博士学位。现任美国哥伦布俄亥俄州立大学教授。

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皮埃尔·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)

费伦茨·克劳斯(Ferenc Krausz),男,1962年5月17日生于匈牙利 ,是匈牙利裔奥地利人,2004年起是慕尼黑大学物理学教授。1990年代,他在维也纳技术大学时,就对用激光产生超短光脉冲感兴趣。2000年代早期,他的研究组产生了第一个阿秒脉冲,证明了脉冲时长在阿秒量级,并用来对原子尺度上的电子运动做了实时观测。现任德国马克斯普朗克量子光学研究所所长。

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费伦茨·克劳斯(Ferenc Krausz)

安妮·吕利耶,Anne L’Huillier ,女,1958年8月16日出生于法国巴黎,法国/瑞典物理学家,隆德大学(Lund University)原子物理教授,从事原子和短强激光脉冲的相互作用。在巴黎大学,她获得数学和理论物理双硕士学位,博士论文研究实验物理。1987年,她参与了产生第一个产生高阶谐波、形成阿秒脉冲的实验,她对理论描述的贡献很大,也进行了一系列进一步的实验来加深对过程的理解。

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安妮·吕利耶,Anne L’Huillier 

阿秒光脉冲是一种超短的光脉冲,其持续时间在阿秒(10^-18秒)量级。这种光脉冲的产生是基于一些特殊的实验方法,例如高次谐波产生等。阿秒光脉冲的产生对于研究物质中的电子动力学行为具有重要意义,因为它可以提供一种有效的手段来观测和操控电子的运动。这种技术的应用领域非常广泛,包括物理学、化学、生物学等。

光的实验捕捉到最短的瞬间

三位2023年诺贝尔物理学奖得主因他们的实验而获得认可,这些实验为人类探索原子和分子内的电子世界提供了新的工具。Pierre Agostini, Ferenc Krausz和Anne L Huillier展示了一种制造极短光脉冲的方法,这种光脉冲可以用来测量电子移动或能量变化的快速过程。

当人们感知到快速移动的事件时,它们会相互流动,就像由静止图像组成的电影被认为是连续的运动一样。如果我们想调查非常短暂的事件,需要特殊的技术。在电子的世界里,变化发生在十分之一阿秒内—— 一阿秒是如此之短,以至于一秒钟内包含多少阿秒,几乎相当于宇宙诞生以来有多少秒。

3位获奖者的实验产生的光脉冲非常短,可以用阿秒来测量,从而证明这些脉冲可以用来提供原子和分子内部过程的图像。

1987年,Anne L Huillier发现,当她将红外激光穿过惰性气体时,会产生许多不同的光的泛音。每个泛音都是一个光波,在激光中每个周期都有给定的周期数。它们是由激光与气体中的原子相互作用引起的:它给一些电子额外的能量,然后以光的形式发射出去。Anne L Huillier继续探索这一现象,为随后的突破奠定了基础。

2001年,Pierre Agostini成功地制造并研究了一系列连续的光脉冲,每个脉冲仅持续250阿秒。与此同时,Ferenc Krausz正在进行另一种类型的实验,这种实验可以分离出持续650阿秒的单一光脉冲。

3位诺贝尔奖得主的贡献使人们能够研究过去无法追踪的快速过程。

“我们现在可以打开通往电子世界的大门。阿秒物理学使我们有机会了解由电子控制的机制。下一步将是利用它们。”诺贝尔物理学委员会主席Eva Olsson说。

这一技术在许多不同的领域都有潜在的应用。例如,在电子学中,理解和控制电子在材料中的行为是很重要的。阿秒脉冲也可以用来识别不同的分子,比如在医学诊断中。

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诺贝尔物理学奖

诺贝尔物理学奖是根据诺贝尔1895年的遗嘱而设立的五个诺贝尔奖之一,该奖旨在奖励那些对人类物理学领域里作出突出贡献的科学家 。

1901年诺贝尔物理学奖首次颁发。诺贝尔物理学奖的甄选委员会通常在每年10月公布得主。颁奖典礼于每年12月10日,即诺贝尔逝世周年纪念日,在瑞典斯德哥尔摩举行,并由瑞典国王亲自颁奖。

根据诺贝尔奖官网显示,诺贝尔物理学奖每年评选和颁发一次,由瑞典皇家科学院颁发一枚金牌、一份证书以及一笔奖金。截至2022年,诺贝尔物理学奖已经颁发116次,有222位获得者,其中47次由一人获得,32次由二人分享,37次由三人共享 ;其中有6年因故停发;有8年延迟一年颁发;一位25岁时获奖;一位两次获奖;四位女性获奖;一对夫妻获奖;四对父子获奖 。

2022年10月4日,法国物理学家阿兰·阿斯佩、美国理论和实验物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽和奥地利科学家安东·塞林格获得2022年诺贝尔物理学奖。 2023年10月3日,据诺贝尔奖官方网站,Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L’Huillier获得2023年诺贝尔物理学奖。

2023年10月3日,欧洲中部时间11时45分(北京时间17时45分),瑞典皇家科学院将公布2023年诺贝尔物理学奖。

今年,每项诺贝尔奖的奖金都增加了100万瑞典克朗,达到1100万瑞典克朗。

如何评定?

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2022年9月,诺贝尔物理学奖委员会向大约3000名特定人士发出提名邀请函,邀请他们为2023年诺贝尔物理学奖提名候选人。这些提名者不是随机选择的,而是从以下六个类别中选出:

  1. 瑞典皇家科学院院士,包括外籍院士;

  2. 诺贝尔物理学奖委员会成员;

  3. 曾经的诺贝尔物理学奖得主;

  4. 瑞典、丹麦、芬兰、冰岛和挪威的大学、技术学院以及斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的物理学终身教授;

  5. 为了确保提名邀请者适当地分布于不同的国家及其学术中心,另外选择至少6所大学里拥有相应职位的物理领域研究人员;

  6. 瑞典皇家科学院认为适宜于被邀请提名的其他科学家。

收到邀请函的提名者可以在自己的提名函上写出多位候选人的名字,但不能写自己的名字。

2023年2月,诺贝尔物理学奖委员会秘书Ulf Danielsson将所有收到的提名汇编成册后,委员会成员仔细筛选,最后选出20位左右的初步候选人。

在2023年3月至5月期间,诺贝尔物理学奖委员会将初步候选人的名单发送给相关领域的专家,邀请他们对候选人的工作进行评估。

在2023年6月至8月期间,诺贝尔物理学奖委员会根据专家的评估结果,从20位初步候选人中选出他们推荐的最终候选人。按照规定,最多可以颁发两项不同的成就奖,每项成就奖最多只能有3位共同获奖人。

在2023年9月,诺贝尔物理学奖委员会进行两次秘密会议,反复协商,最终向瑞典皇家科学院推荐最终候选人,并提交综合性的科学报告。

在2023年10月3日,瑞典皇家科学院的全体院士进行秘密投票,由简单多数来决定最终结果。对于诺贝尔物理学奖委员会提交的最终候选人,院士们可以有四种选择:同意、提议其他的被提名者成为获奖者、弃权或建议该年度不授奖。如果最后多数院士建议该年度不授奖,那么就不会颁发该奖项。在投票结果统计出来后,今年的诺贝尔物理学奖才真正尘埃落定。

根据规定,有关当年诺贝尔奖提名者的相关信息会一直保持机密状态,直到50年后才会公布。因此,如果我们想知道今年诺贝尔物理学奖都有哪些人被提名了,分别是由谁提名的,我们大概要到2073年才会知道。事实上,根据曾经是诺贝尔物理学奖委员会成员的Lars Brink的回忆,很少有第一次被提名就获奖的情况,多数最终获奖者都已经在之前的若干年中被多次提名。

过去8年诺贝尔物理学奖得主名单

2022年——法美奥三位科学家Alain Aspect、John F. Clauser和Anton Zeilinger获奖,获奖理由是“进行了纠缠光子的实验,确立了贝尔不等式的违反,并开创了量子信息科学”。

2021年——美德意三位科学家因“对人们理解复杂物理系统的开创性贡献”而获奖。美籍日裔科学家Syukuro Manabe、德国科学家Klaus Hasselmann的获奖理由是“物理模拟地球气候,量化变化和可靠地预测全球变暖”;意大利科学家Giorgio Parisi的获奖理由是“发现从原子到行星尺度的物理系统的无序和波动的相互作用”。

2020年——英国科学家Roger Penrose获奖,获奖理由是“发现黑洞形成是广义相对论的一个有力预测”;另外两位获奖者是德国和美国科学家Reinhard Genzel、Andrea Ghez,获奖理由是“在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体”。

2019年——美国科学家James Peebles获奖,获奖理由是“在物理宇宙学的理论发现”;另外两位获奖者是瑞士科学家Michel Mayor和Didier Queloz,获奖理由是“发现了一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星”。

2018年——美法加三位科学家Arthur Ashkin、Gerard Mourou和Donna Strickland获奖,获奖理由是“在激光物理学领域所作出的开创性发明”。

2017年——三位美国科学家Rainer Weiss、Barry C. Barish和Kip S. Thorne获奖,获奖理由是“对LIGO探测器和引力波观测的决定性贡献”。

2016年——英美三位科学家David J. Thouless、F. Duncan M. Haldane和J. Michael Kosterlitz获奖,获奖理由是“理论发现拓扑相变和拓扑相物质”。

2015年——日本科学家Takaaki Kajita和加拿大科学家Arthur B. McDonald获奖,获奖理由是“发现了中微子振荡,表明中微子具有质量”。

诺贝尔物理学奖小知识

——截至2022年,诺贝尔物理学奖共颁发了116次,没有颁发的六年分别是1916、1931、1934、1940、1941和1942年。

——从1901年至2021年,共222人次获奖,实际获奖个人为221人,因为美国物理学家John Bardeen于1956年和1972年两次获奖。

——116次颁奖中,47次为单独获奖者,32次为2人共享,37次为3人共享。

——最年轻的获奖者是英国物理学家Lawrence Bragg,1915年因“用X射线对晶体结构的分析所作的贡献”与父亲一起获奖,时年25岁。

——最年长的获奖者是美国物理学家Arthur Ashkin,2018年因“在激光物理学领域所作出的开创性发明”获奖,时年96岁。

——221位诺贝尔物理学奖得主中,有4位女性。分别是1903年的居里夫人(居里夫人另外还获得1911年的化学奖)、1963年的Maria Goeppert-Mayer、2018年的Donna Strickland,以及2020年的Andrea Ghez。

——诺奖史上的“家庭”诺奖。

夫妇:Marie Curie和Pierre Curie夫妇获得1903年的诺贝尔物理学奖;

父子:William Bragg和Lawrence Bragg父子获得1915年的诺贝尔物理学奖;Niels Bohr获得1922年诺贝尔物理学奖,其子Aage N. Bohr获得1975年诺贝尔物理学奖;Manne Siegbahn获得1924年诺贝尔物理学奖,其子Kai M. Siegbahn获得1981年诺贝尔物理学奖;J. J. Thomson获得1906年诺贝尔物理学奖,其子George Paget Thomson获得1937年诺贝尔物理学奖。

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