今日重磅!2023年諾貝爾物理學獎得主公布!
2023年諾貝爾物理學獎授予俄亥俄州立大學的Pierre Agostini, 匈牙利-奧地利物理學家 Ferenc Krausz 和 法國/瑞典物理學家 Anne L’Huillier
獲獎理由:表彰他們在物質電子動力學研究中產生阿秒光脈沖的實驗方法
皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini),男,1968年從法國艾克斯-馬賽大學獲得博士學位。現任美國哥倫布俄亥俄州立大學教授。
皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)
費倫茨·克勞斯(Ferenc Krausz),男,1962年5月17日生于匈牙利 ,是匈牙利裔奧地利人,2004年起是慕尼黑大學物理學教授。1990年代,他在維也納技術大學時,就對用激光產生超短光脈沖感興趣。2000年代早期,他的研究組產生了第一個阿秒脈沖,證明了脈沖時長在阿秒量級,并用來對原子尺度上的電子運動做了實時觀測。現任德國馬克斯普朗克量子光學研究所所長。
費倫茨·克勞斯(Ferenc Krausz)
安妮·呂利耶,Anne L’Huillier ,女,1958年8月16日出生于法國巴黎,法國/瑞典物理學家,隆德大學(Lund University)原子物理教授,從事原子和短強激光脈沖的相互作用。在巴黎大學,她獲得數學和理論物理雙碩士學位,博士論文研究實驗物理。1987年,她參與了產生第一個產生高階諧波、形成阿秒脈沖的實驗,她對理論描述的貢獻很大,也進行了一系列進一步的實驗來加深對過程的理解。
安妮·呂利耶,Anne L’Huillier?
阿秒光脈沖是一種超短的光脈沖,其持續時間在阿秒(10^-18秒)量級。這種光脈沖的產生是基于一些特殊的實驗方法,例如高次諧波產生等。阿秒光脈沖的產生對于研究物質中的電子動力學行為具有重要意義,因為它可以提供一種有效的手段來觀測和操控電子的運動。這種技術的應用領域非常廣泛,包括物理學、化學、生物學等。
光的實驗捕捉到最短的瞬間
三位2023年諾貝爾物理學獎得主因他們的實驗而獲得認可,這些實驗為人類探索原子和分子內的電子世界提供了新的工具。Pierre Agostini, Ferenc Krausz和Anne L Huillier展示了一種制造極短光脈沖的方法,這種光脈沖可以用來測量電子移動或能量變化的快速過程。
當人們感知到快速移動的事件時,它們會相互流動,就像由靜止圖像組成的電影被認為是連續的運動一樣。如果我們想調查非常短暫的事件,需要特殊的技術。在電子的世界里,變化發生在十分之一阿秒內—— 一阿秒是如此之短,以至于一秒鐘內包含多少阿秒,幾乎相當于宇宙誕生以來有多少秒。
3位獲獎者的實驗產生的光脈沖非常短,可以用阿秒來測量,從而證明這些脈沖可以用來提供原子和分子內部過程的圖像。
1987年,Anne L Huillier發現,當她將紅外激光穿過惰性氣體時,會產生許多不同的光的泛音。每個泛音都是一個光波,在激光中每個周期都有給定的周期數。它們是由激光與氣體中的原子相互作用引起的:它給一些電子額外的能量,然后以光的形式發射出去。Anne L Huillier繼續探索這一現象,為隨后的突破奠定了基礎。
2001年,Pierre Agostini成功地制造并研究了一系列連續的光脈沖,每個脈沖僅持續250阿秒。與此同時,Ferenc Krausz正在進行另一種類型的實驗,這種實驗可以分離出持續650阿秒的單一光脈沖。
3位諾貝爾獎得主的貢獻使人們能夠研究過去無法追蹤的快速過程。
“我們現在可以打開通往電子世界的大門。阿秒物理學使我們有機會了解由電子控制的機制。下一步將是利用它們。”諾貝爾物理學委員會主席Eva Olsson說。
這一技術在許多不同的領域都有潛在的應用。例如,在電子學中,理解和控制電子在材料中的行為是很重要的。阿秒脈沖也可以用來識別不同的分子,比如在醫學診斷中。
諾貝爾物理學獎
諾貝爾物理學獎是根據諾貝爾1895年的遺囑而設立的五個諾貝爾獎之一,該獎旨在獎勵那些對人類物理學領域里作出突出貢獻的科學家 。
1901年諾貝爾物理學獎首次頒發。諾貝爾物理學獎的甄選委員會通常在每年10月公布得主。頒獎典禮于每年12月10日,即諾貝爾逝世周年紀念日,在瑞典斯德哥爾摩舉行,并由瑞典國王親自頒獎。
根據諾貝爾獎官網顯示,諾貝爾物理學獎每年評選和頒發一次,由瑞典皇家科學院頒發一枚金牌、一份證書以及一筆獎金。截至2022年,諾貝爾物理學獎已經頒發116次,有222位獲得者,其中47次由一人獲得,32次由二人分享,37次由三人共享 ;其中有6年因故停發;有8年延遲一年頒發;一位25歲時獲獎;一位兩次獲獎;四位女性獲獎;一對夫妻獲獎;四對父子獲獎 。
2022年10月4日,法國物理學家阿蘭·阿斯佩、美國理論和實驗物理學家約翰·弗朗西斯·克勞澤和奧地利科學家安東·塞林格獲得2022年諾貝爾物理學獎。 2023年10月3日,據諾貝爾獎官方網站,Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L’Huillier獲得2023年諾貝爾物理學獎。
2023年10月3日,歐洲中部時間11時45分(北京時間17時45分),瑞典皇家科學院將公布2023年諾貝爾物理學獎。
今年,每項諾貝爾獎的獎金都增加了100萬瑞典克朗,達到1100萬瑞典克朗。
如何評定?
2022年9月,諾貝爾物理學獎委員會向大約3000名特定人士發出提名邀請函,邀請他們為2023年諾貝爾物理學獎提名候選人。這些提名者不是隨機選擇的,而是從以下六個類別中選出:
瑞典皇家科學院院士,包括外籍院士;
諾貝爾物理學獎委員會成員;
曾經的諾貝爾物理學獎得主;
瑞典、丹麥、芬蘭、冰島和挪威的大學、技術學院以及斯德哥爾摩卡羅林斯卡學院的物理學終身教授;
為了確保提名邀請者適當地分布于不同的國家及其學術中心,另外選擇至少6所大學里擁有相應職位的物理領域研究人員;
瑞典皇家科學院認為適宜于被邀請提名的其他科學家。
收到邀請函的提名者可以在自己的提名函上寫出多位候選人的名字,但不能寫自己的名字。
2023年2月,諾貝爾物理學獎委員會秘書Ulf Danielsson將所有收到的提名匯編成冊后,委員會成員仔細篩選,最后選出20位左右的初步候選人。
在2023年3月至5月期間,諾貝爾物理學獎委員會將初步候選人的名單發送給相關領域的專家,邀請他們對候選人的工作進行評估。
在2023年6月至8月期間,諾貝爾物理學獎委員會根據專家的評估結果,從20位初步候選人中選出他們推薦的最終候選人。按照規定,最多可以頒發兩項不同的成就獎,每項成就獎最多只能有3位共同獲獎人。
在2023年9月,諾貝爾物理學獎委員會進行兩次秘密會議,反復協商,最終向瑞典皇家科學院推薦最終候選人,并提交綜合性的科學報告。
在2023年10月3日,瑞典皇家科學院的全體院士進行秘密投票,由簡單多數來決定最終結果。對于諾貝爾物理學獎委員會提交的最終候選人,院士們可以有四種選擇:同意、提議其他的被提名者成為獲獎者、棄權或建議該年度不授獎。如果最后多數院士建議該年度不授獎,那么就不會頒發該獎項。在投票結果統計出來后,今年的諾貝爾物理學獎才真正塵埃落定。
根據規定,有關當年諾貝爾獎提名者的相關信息會一直保持機密狀態,直到50年后才會公布。因此,如果我們想知道今年諾貝爾物理學獎都有哪些人被提名了,分別是由誰提名的,我們大概要到2073年才會知道。事實上,根據曾經是諾貝爾物理學獎委員會成員的Lars Brink的回憶,很少有第一次被提名就獲獎的情況,多數最終獲獎者都已經在之前的若干年中被多次提名。
過去8年諾貝爾物理學獎得主名單
2022年——法美奧三位科學家Alain Aspect、John F. Clauser和Anton Zeilinger獲獎,獲獎理由是“進行了糾纏光子的實驗,確立了貝爾不等式的違反,并開創了量子信息科學”。
2021年——美德意三位科學家因“對人們理解復雜物理系統的開創性貢獻”而獲獎。美籍日裔科學家Syukuro Manabe、德國科學家Klaus Hasselmann的獲獎理由是“物理模擬地球氣候,量化變化和可靠地預測全球變暖”;意大利科學家Giorgio Parisi的獲獎理由是“發現從原子到行星尺度的物理系統的無序和波動的相互作用”。
2020年——英國科學家Roger Penrose獲獎,獲獎理由是“發現黑洞形成是廣義相對論的一個有力預測”;另外兩位獲獎者是德國和美國科學家Reinhard Genzel、Andrea Ghez,獲獎理由是“在銀河系中心發現了一個超大質量的致密天體”。
2019年——美國科學家James Peebles獲獎,獲獎理由是“在物理宇宙學的理論發現”;另外兩位獲獎者是瑞士科學家Michel Mayor和Didier Queloz,獲獎理由是“發現了一顆圍繞類太陽恒星運行的系外行星”。
2018年——美法加三位科學家Arthur Ashkin、Gerard Mourou和Donna Strickland獲獎,獲獎理由是“在激光物理學領域所作出的開創性發明”。
2017年——三位美國科學家Rainer Weiss、Barry C. Barish和Kip S. Thorne獲獎,獲獎理由是“對LIGO探測器和引力波觀測的決定性貢獻”。
2016年——英美三位科學家David J. Thouless、F. Duncan M. Haldane和J. Michael Kosterlitz獲獎,獲獎理由是“理論發現拓撲相變和拓撲相物質”。
2015年——日本科學家Takaaki Kajita和加拿大科學家Arthur B. McDonald獲獎,獲獎理由是“發現了中微子振蕩,表明中微子具有質量”。
諾貝爾物理學獎小知識
——截至2022年,諾貝爾物理學獎共頒發了116次,沒有頒發的六年分別是1916、1931、1934、1940、1941和1942年。
——從1901年至2021年,共222人次獲獎,實際獲獎個人為221人,因為美國物理學家John Bardeen于1956年和1972年兩次獲獎。
——116次頒獎中,47次為單獨獲獎者,32次為2人共享,37次為3人共享。
——最年輕的獲獎者是英國物理學家Lawrence Bragg,1915年因“用X射線對晶體結構的分析所作的貢獻”與父親一起獲獎,時年25歲。
——最年長的獲獎者是美國物理學家Arthur Ashkin,2018年因“在激光物理學領域所作出的開創性發明”獲獎,時年96歲。
——221位諾貝爾物理學獎得主中,有4位女性。分別是1903年的居里夫人(居里夫人另外還獲得1911年的化學獎)、1963年的Maria Goeppert-Mayer、2018年的Donna Strickland,以及2020年的Andrea Ghez。
——諾獎史上的“家庭”諾獎。
夫婦:Marie Curie和Pierre Curie夫婦獲得1903年的諾貝爾物理學獎;
父子:William Bragg和Lawrence Bragg父子獲得1915年的諾貝爾物理學獎;Niels Bohr獲得1922年諾貝爾物理學獎,其子Aage N. Bohr獲得1975年諾貝爾物理學獎;Manne Siegbahn獲得1924年諾貝爾物理學獎,其子Kai M. Siegbahn獲得1981年諾貝爾物理學獎;J. J. Thomson獲得1906年諾貝爾物理學獎,其子George Paget Thomson獲得1937年諾貝爾物理學獎。
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