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诺奖得主安妮·吕利耶复旦开讲 揭秘阿秒脉冲开启微观世界新大门

时间:2026-04-19 01:19:46来源:互联网编辑:快讯

第十四期“浦江科学大师讲坛”在复旦大学相辉堂举行,诺贝尔物理学奖得主安妮·吕利耶以“阿秒脉冲的探索之旅”为主题,与上海高校及中学师生代表展开深入交流。这是她首次到访中国,现场分享了关于超快激光科学的前沿研究。

2023年,吕利耶与皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯共同获得诺贝尔物理学奖,以表彰他们在开发阿秒光脉冲实验方法方面的贡献。这项突破性成果推动了超快激光科学的发展,使科学家能够观测并成像原子、分子及固体中的电子运动。

阿秒是极短的时间单位,仅为10的负18次方秒。吕利耶用生动的比喻解释其短暂:若将1秒与宇宙140亿年的年龄相比,1阿秒与1秒的关系便如同1秒与整个宇宙年龄的差距。要捕捉如此快速的电子运动,需要曝光时间极短的“超高速相机”,而阿秒激光脉冲正是这样的工具。

制造阿秒光脉冲面临巨大挑战。上世纪80年代末,吕利耶在实验中用红外激光照射气体时,意外发现气体发出极紫外光的“泛音”现象。这些泛音在时间上形成一连串极短的光闪,持续时间仅阿秒级别。这一发现为生成阿秒光脉冲提供了关键路径。

吕利耶通过“三步模型”示意图展示了高次谐波效应的产生过程:在强激光场中,电子从原子中被“拽出”、加速,最终撞回原子核并释放高能光子。每次回撞都会产生一个阿秒光脉冲。这一机制使科学家能够逐步构建出观测电子运动的“超高速相机”。

随着技术进步,实验室已能生成脉宽接近甚至短于20阿秒的光脉冲。吕利耶强调,阿秒光脉冲不仅突破了观测极限,更将光电效应中电子的“瞬时”发射转化为可观测、可测量的科学课题。科学家通过实验证实,电子逸出存在几十至几百阿秒的延迟,这一发现源于电子与原子核的复杂相互作用及量子隧穿效应。

阿秒技术的意义不仅限于观测工具的升级。吕利耶指出,阿秒物理学使人类对微观世界的干预从被动观察迈向主动操控。例如,在物理学中,它帮助科学家破解高温超导、量子材料背后的电子奥秘;在化学与生物医学领域,它使直接观测电荷转移、DNA辐射损伤机制成为可能;在工业领域,基于阿秒的极紫外光源已用于纳米级半导体结构的无损检测。

吕利耶的职业轨迹跨越法国、瑞典和美国。她认为,研究过程中不断学习新事物是前进的动力。2023年的诺贝尔奖是对她长期积累的确认,而非单一突破的表彰。作为教师,她将教学视为工作的重要组成部分,认为教学能将研究成果落地,并激发年轻学者对科学的热情。

在分享研究经验时,吕利耶特别提到实验与理论结合的重要性。她回忆,1987年的一次实验原本旨在发现荧光反应,却意外观察到高次谐波现象。这一“意外”成为科研的入口,展现了真实实验的价值。

当被问及阿秒技术对未来生活的影响时,吕利耶表示,相关技术在化学、物理学和工业生产中已有应用案例,但大规模推广仍需时间和更多观察。针对中国学生赴欧洲深造的现象,她鼓励年轻人拓展思维,称多国研究经历能带来宝贵的经验。

作为全球第五位诺贝尔物理学奖女性得主,吕利耶注意到现场提问者中女性比例较高。她认为,女性投身科学事业是积极趋势,并鼓励她们坚持下去。讲坛结束后,她与复旦学生代表在现代物理研究所冷餐会上继续交流,现场气氛热烈。

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