2018年诺贝尔物理学奖揭晓，“激光物理学”领域三科学家获奖

10月2日，瑞典皇家科学院决定将2018年诺贝尔物理学奖授予在“激光物理学领域做出开创性发明”的三位科学家。这次物理奖的一半由美国物理学家Arthur Ashkin获得，以表彰他创造的光镊（optical tweezers）及其在生物系统中的应用；另一半由法国物理学家Gérard Mourou和加拿大物理学家Donna Strickland分享，以表彰他们发明的生成高强度、超短光脉冲的方法。值得一提的是，Donna Strickland还是历史上第三位获得诺贝尔物理学奖的女性，此前两位分别是1903年的Marie Curie（即“居里夫人”）和1963年的Maria Goeppert-Mayer。

Arthur Ashkin出生于1922年，今年已经96岁高龄。他所发明的“光镊”，顾名思义，用光当作“镊子”一样来抓取物体，比如微粒、原子、病毒和其他活体细胞，这让之前科幻小说中的场景变成了现实——用光来移动物体。在光镊中，激光将微小粒子推向光束中心，并随后进行固定。1987年，Arthur Ashkin取得了重大突破，在不造成额外伤害的情况下成功地使用光镊捕获了活细菌。这为生命科学的研究开启了一扇新的大门，现在光镊已经成为生命科学实验室的常用工具，应用十分广泛。

Gérard Mourou和Donna Strickland的工作为生成高强度、超短光脉冲奠定了基础。他们的革命性论文发表于1985年，那时Donna Strickland正在导师Gérard Mourou的课题组读博士。在不损伤增益介质材料的前提下，他们利用一种巧妙的方法成功生成了高强度、超短激光脉冲。首先他们将初始激光脉冲展宽，使得脉冲在时间上被拉宽以降低峰值功率；随后展宽脉冲进入增益介质进行放大，增益介质材料此时不受损伤；最后，放大脉冲被压缩，脉冲峰值功率得到极大的提高。这种被称为“啁啾脉冲放大（chirped pulse amplification, CPA）”的技术很快成为随后高强度激光器的标准，最常见的应用包括每年数以百万计的眼科矫正手术。

关键论文

Ashkin, A. Optical trapping and manipulation of neutral particles using lasers, PNAS, 1997, 94, 4853-4860

Strickland, D. and Mourou, G. Compression of Amplified Chirped Optical Pulses, Opt. Commun., 1985, 56, 219-221

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