盧保物理學獎迎來第五位女性得主

「今天一早剛接到費倫茨·高路斯昨天給我的回信,下午就得知他獲得盧保物理學獎了。」10月3日晚,中國科學院物理研究所研究員魏誌義在接受新京報記者採訪時表示,高路斯和他的研究團隊有密切的交流和合作,「他是一位非常優秀的科學家」。

香港時間10月3日下午,瑞典皇家科學院在斯德哥爾摩宣佈,將2023年盧保物理學獎授予皮埃爾·阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)、費倫茨·高路斯(Ferenc Krausz)和安妮·盧利爾 (Anne L’ Huillier),以表彰他們在「為研究物質中的電子動力學而產生阿秒光脈衝的實驗方法」所作出的貢獻。

對於這三位科學家獲得今年盧保物理學獎,魏誌義表示並不意外。「早幾年大家就認為他們應該獲獎了。尤其是去年高路斯、盧利爾和保羅·確克姆(加拿大科學家)同獲2022年禾夫物理學獎,大家更不意外了,這個獎一向被視為諾獎風向標。」

「阿秒」研究獲獎

據瑞典皇家科學院介紹,今年的三位盧保物理學獎得主是因其實驗獲得認可,這些實驗為人類探索原子和分子內的電子世界提供了新工具。

三位科學家展示了一種產生極端光脈衝的方法,可用於測量電子移動或改變能量的快速過程。簡單而言,他們的實驗使得對以前無法追蹤的快速過程進行研究成為可能。

瑞典皇家科學院指出,在電子世界中,變化通常發生在零點幾阿秒(attosecond)內。阿秒非常之短暫,一阿秒之於一秒,如同一秒之於 317.1 億年。而三位獲獎者的實驗產生了非常短的光脈衝,可以以阿秒為單位進行測量,從而證明這些脈衝可用於提供原子和分子內部運動過程的圖像。

圖片來自盧保獎社交媒體帳號圖片來自盧保獎社交媒體帳號

魏誌義在接受新京報記者採訪時表示,「阿秒是一個非常短的時間過程,就像快門一樣。我們研究前沿科學會涉及到時間解像度的問題,就像對應的空間解像度一樣。我們需要知道分子原子電子的運動過程,但這個過程變化非常快。阿秒激光出現後,我們可以用它來觀測、記錄電子的運動過程。」

安妮·盧利爾發現了激光與氣體中原子相互作用的新效應,皮埃爾·阿戈斯蒂尼和費倫茨·高路斯則證明這種效應可以用來產生比以前更短的光脈衝。

「我們現在可以打開電子世界的大門。 阿秒物理學使我們有機會瞭解電子所掌控的機制。 而下一步,將是利用它們。」盧保物理學委員會主席伊娃·奧臣(Eva Olsson)說道。

魏誌義指出,阿秒研究的應用涉及面非常廣泛。首先,隨著對電子動力學的認識加深,科學家不僅可以看到電子的運動過程,甚至可以控制電子,這有助於推動相關的物質科學如物理、化學、生物的研究,對於認識物質的屬性、對物質的特性進行調控非常重要。

除了在前沿科學研究領域,阿秒研究在技術方面也有廣泛應用。魏誌義稱,這一研究在信息、在成像、在光伏產業、精密加工等方面都有很重要的應用。在醫學診斷中,阿秒脈衝也可用於癌症的早期檢查及輔助藥物的研發。

史上第五位女性得主

值得關注的是,今年的盧保物理學獎迎來了史上第五位女性得主。她就是現年65歲的法國、瑞典物理學家盧利爾。

盧利爾1958年出生於法國巴黎,1986年獲得法國巴黎皮埃爾和瑪麗·居里大學博士學位,同年,她獲得了法國原子能委員會的永久研究員職位。之後,她分別在瑞典哥德堡查爾姆斯理工學院、美國洛杉磯南加州大學從事博士後研究。2004年,盧利爾當選瑞典皇家科學院院士。目前,她是瑞典隆德大學教授。

「盧利爾在激光物理領域有比較突出的貢獻,是阿秒研究的重要基礎——高次諧波的拓荒者。」魏誌義對新京報記者表示,在激光物理領域,女性科學家做出了很多貢獻,表現得很活躍。2018年,激光物理領域專家唐娜·斯泰利克蘭也曾獲盧保物理學獎,而且是時隔半個多世紀首位獲獎的女科學家。

安妮·盧利爾。圖片來自盧保獎社交媒體帳號安妮·盧利爾。圖片來自盧保獎社交媒體帳號

在盧保六大獎項中,物理學獎是女性獲獎人次第孖寶的獎項,只多於僅有2位女性獲獎的盧保經濟學獎。

截至2022年,在諾獎百餘年歷史中,僅有4名女性曾獲得盧保物理學獎,分別是瑪麗·居里(1903年獲獎,1911年獲盧保化學獎)、瑪麗亞·梅耶(1963年獲獎)、唐娜·斯泰利克蘭(2018年獲獎)、安達婭·蓋茲(2020年獲獎)。

盧利爾在得知獲獎消息時說,「這個獎項意義重大。這是最具聲望的一個獎項,我非常開心能得到這個獎。太不可思議了!」

除盧利爾外,另外兩位獲獎的科學家也是飛秒研究領域的重要人物。三位科學家將平分1100萬瑞典克朗的獎金。

阿戈斯蒂尼1968年在法國艾克斯-馬賽大學獲得博士學位,之後成為法國原子能委員會(CEA Saclay)的研究員,2002年前在那裡擔任過多個職務。2005年開始,他在美國俄亥俄州立大學大學擔任物理學教授。

高路斯1962年出生於匈牙利莫爾市,1991年在奧地利維也納科技大學獲博士學位。目前,他是德國加爾興馬高斯普朗克量子光學研究所(Max Planck Institute of Quantum Optics)所長,也是德國路德維希麥斯米利安慕尼黑大學教授。

費倫茨·高路斯。圖片來自盧保獎社交媒體帳號費倫茨·高路斯。圖片來自盧保獎社交媒體帳號

魏誌義目前是馬高斯普朗克阿秒科學中心委員,他和高路斯有著密切的交流與合作。據他介紹,高路斯曾到他的團隊訪問交流過很多次,今年6月他也到高路斯的團隊訪問過,兩人還一起獲得過基金委國際合作項目的支持。

「高路斯是一位非常優秀的科學家,在物理學領域做了很多工作,可以說是超快激光的拓荒者。」魏誌義表示,高路斯的團隊在飛秒激光方面也做了很多工作,2001年就率先在國際上產生了阿秒脈衝。目前高路斯在激光生物學方面也有許多研究,包括早期癌症的診斷等。

2018諾獎也授予激光物理領域

從1901年至2022年,盧保物理學獎已頒發過116次,其中47次授予單一獲獎者,32次由兩位獲獎者分享,37次由三位獲獎者分享。

截至2022年,共有222位盧保獎物理學獎獲得者。其中,美國科學家約翰·巴丁是唯一曾在1956年和1972 年兩次獲得盧保物理學獎的獲獎者,這意味著共有221人曾獲得盧保物理學獎。

最年輕的盧保物理學獎得主是羅倫斯·布拉格,他1915年和父親亨利·布拉格共同獲獎時年僅25歲。最年長的盧保物理學獎得主是亞瑟·阿斯金,他2018年獲獎時已96歲。

近五年來,2018年的盧保物理學獎也由激光物理領域的科學家獲獎。2018年盧保物理學獎授予美國科學家亞瑟·阿斯金、法國科學家傑哈·莫羅和加拿大科學家唐娜·斯泰利克蘭,以表彰他們在激光物理領域的突破性發明。

2022年盧保物理學獎頒給了法國科學家阿倫·艾斯比、美國科學家約翰·克勞澤和奧地利科學家安東·蔡林格,以表彰他們在「糾纏光子實驗、驗證違反巴爾不等式和開創量子信息科學」方面所作出的貢獻。

2021年盧保物理學獎首次頒給了氣候學家真鍋淑郎和高路斯·哈塞爾曼,以表彰其在「地球氣候建模、量化氣候變化以及對全球變暖的可靠預測」方面的貢獻;佐治·帕里西因「在從原子到行星尺度的物理系統中發現了無序和漲落的相互作用」同獲當年獎項。

2020年盧保物理學獎由英國科學家羅渣·彭路斯、德國科學家賴因哈德·根策爾、美國科學家安達婭·蓋茲共享。其中彭路斯因證明黑洞是愛恩斯坦廣義相對論的直接結果而獲獎,享有一半獎金;根策爾和蓋茲因在銀河系中央發現超大質量天體而獲獎。

2019年盧保物理學獎授予三名科學家:來自美國的占士·皮布爾斯因宇宙學相關研究獲獎,來自瑞士的沙加度·馬祖爾和迪迪埃·奎洛茲因首次發現太陽系外行星獲獎。

新京報記者 謝蓮

編輯 張樹婧 校對 柳寶慶