10 月 3 日晚間，2023 年諾貝爾物理學獎在瑞典皇家科學院揭曉。今年的物理學獎頒給了三位學者，表彰他們在 " 用于生成阿秒光脈沖以研究物質中電子動态的實驗方法 " 方面作出的貢獻。
2023 年諾貝爾物理學獎得主
獲獎者介紹：
皮埃爾 · 阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）：俄亥俄州立大學；
弗倫茨 · 克勞斯（Ferenc Krausz）：馬普量子光學研究所和慕尼黑的路德維希 - 馬克西米利安大學；
安妮 · 呂伊耶（Anne L ’ Huillier）：瑞典隆德大學。
獲獎理由：
表彰他們在 " 用于生成阿秒光脈沖以研究物質中電子動态的實驗方法 " 領域的貢獻。
2023 物理學獎解讀：
2023 年諾貝爾物理學獎的三位得主因他們的實驗而受到表彰，他們爲人類提供了探索原子和分子内部電子世界的新工具。皮埃爾 · 阿戈斯蒂尼、弗倫茨 · 克勞斯和安妮 · 呂伊耶展示了一種創建極短光脈沖的方法，這些光脈沖可以用來測量電子移動或能量變化的快速過程。
當被人類感知時，快速運動的事件會相互流動，就像由靜止影像組成的電影被感知爲連續運動一樣。如果我們想要研究真正短暫的事件，就需要特殊的技術。在電子世界中，變化在幾十阿秒内發生——阿秒是如此短暫，以至于自宇宙誕生以來的秒數與一秒鍾内的阿秒數量相等。
這些獲獎者的實驗産生了光脈沖，其長度短到可以用阿秒來測量，從而證明這些脈沖可以用來提供原子和分子内部過程的圖像。
1987 年，安妮 · 呂伊耶發現當她将紅外激光通過稀有氣體時，會産生許多不同的泛音。每個泛音都是一個光波，在激光的每個周期内有一定數量的周期。它們是由激光與氣體中的原子相互作用引起的；它給予某些電子額外的能量，然後以光的形式發射出來。安妮 · 呂伊耶繼續探索這一現象，爲随後的突破奠定了基礎。
2001 年，皮埃爾 · 阿戈斯蒂尼成功地産生并研究了一系列持續時間僅爲 250 阿秒的連續光脈沖。與此同時，弗倫茨 · 克勞斯正在進行另一種類型的實驗，可以單獨隔離持續時間爲 650 阿秒的光脈沖。
這些獲獎者的貢獻使得以前無法跟蹤的快速過程得以調查。
" 我們現在可以打開電子世界的大門。阿秒物理學給予我們理解由電子主導的機制的機會。下一步将是利用它們，" 諾貝爾物理學獎委員會主席埃娃 · 奧爾松表示。
在許多不同領域都有潛在應用。在電子學中，了解和控制電子在材料中的行爲非常重要。阿秒脈沖還可以用于識别不同的分子，例如在醫學診斷中。
皮埃爾 · 阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）在俄亥俄州立大學任教。他是一位物理學家，專注于激光與原子分子相互作用的研究。在 2001 年，他成功地産生和研究了持續時間僅爲 250 阿秒的連續光脈沖，爲探索原子和分子内部電子動态提供了重要工具；
弗倫茨 · 克勞斯（Ferenc Krausz）同時在德國馬普量子光學研究所和慕尼黑的路德維希 - 馬克西米利安大學擔任職位。他是一位物理學家和激光科學家，緻力于超快速激光技術的研究。他的實驗成果包括成功隔離持續時間爲 650 阿秒的單一光脈沖，爲研究電子運動和能量變化提供了重要手段；
安妮 · 呂伊耶（Anne L ’ Huillier）是瑞典隆德大學的教授。她是一位實驗物理學家，專注于超快速光譜學和激光科學。在 1987 年，她發現了通過稀有氣體傳輸紅外激光時會産生多種不同泛音的現象。她的研究爲後續突破打下了基礎，并對發展阿秒光脈沖實驗方法做出了重要貢獻。
一、近幾年獲獎情況回顧
2022 年
阿蘭 · 阿斯匹克特（Alain Aspect）、約翰 · 克勞塞（John F. Clauser）以及安東 · 蔡林格（Anton Zeilinger）。
獲獎者介紹：
法國巴黎薩克雷大學、巴黎綜合理工學院阿蘭 · 阿斯匹克特（Alain Aspect）、J.F. 克勞塞協會約翰 · 克勞塞（John F. Clauser）以及奧地利維也納大學安東 · 蔡林格（Anton Zeilinger）。
獲獎理由：
表彰他們 " 用糾纏光子的實驗，建立對貝爾不等式的違反和開創量子信息科學 "。
2021 年
真鍋淑郎（Syukuro Manabe）、克勞斯 · 阿塞爾曼（Klaus Hasselmann）和喬治 · 帕裏西（Giorgio Parisi）。
獲獎者介紹：
一半授予真鍋淑郎（Syukuro Manabe）和克勞斯 · 阿塞爾曼（Klaus Hasselmann）；另一半授予喬治 · 帕裏西（Giorgio Parisi）。
獲獎理由：
表彰真鍋淑郎和克勞斯 · 阿塞爾曼 " 對地球氣候的物理建模、量化可變性和可靠地預測全球變暖 " 的貢獻，同時表彰喬治 · 帕裏西 " 發現了從原子到行星尺度的物理系統中無序和漲落之間的相互影響 "。
2020 年
羅傑 · 彭羅斯（Roger Penrose）、萊因哈德 · 根澤爾（Reinhard Genzel）和安德裏亞 · 格茲（Andrea Ghez）。
獲獎者介紹：
一半授予英國科學家羅傑 · 彭羅斯（Roger Penrose），另一半授予德國科學家萊因哈德 · 根澤爾（Reinhard Genzel）和美國科學家安德裏亞 · 格茲（Andrea Ghez）。
獲獎理由：
表彰他們在 " 黑洞研究及發現銀河系中央的超大質量天體 " 方面的貢獻。
2019 年
詹姆斯 · 皮布爾斯（James Peebles）、米歇爾 · 麥耶（Michel Mayor）和迪迪埃 · 奎洛茲（Didier Queloz）。
獲獎者介紹：
一半授予了美國物理學家詹姆斯 · 皮布爾斯（James Peebles），另一半授予了兩位瑞士天體物理學家，曾是師徒的米歇爾 · 麥耶（Michel Mayor）和迪迪埃 · 奎洛茲（Didier Queloz）。
獲獎理由：
以表彰他們 " 爲理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置所做出的貢獻 "。
二、諾貝爾物理學獎的設立
1895 年 11 月 27 日，阿爾弗雷德 · 諾貝爾簽署了他的最後遺囑和遺囑，将他最大的财富份額給了一系列獎項，即諾貝爾獎。正如諾貝爾遺囑中所述，其中一部分獻給 " 在物理學領域内做出最重要的發現或發明的人 "。
自 1901 年以來，一共頒發了 115 項諾貝爾物理學獎。該獎項有六年未頒發（1916 年、1931 年、1934 年、1940 年、1941 年和 1942 年），諾貝爾物理學獎已授予 218 位獲獎者，其中約翰 · 巴丁（John Bardeen）曾兩次獲獎。
迄今爲止，最年輕的諾貝爾物理學獎獲得者是勞倫斯 · 布拉格（Lawrence Bragg），他在 1915 年與父親一起獲得諾貝爾獎時年僅 25 歲；最年長的諾貝爾物理學獎獲得者是亞瑟 · 阿什金（Arthur Ashkin），他在 2018 年獲得諾貝爾獎時已經 96 歲了。
三、物理學獎得主的提名和評選
諾貝爾物理學獎的提名隻能通過委員會的邀請獲得，被提名人的姓名和有關提名的其他信息要到 50 年後才能透露。
提名和甄選程序
諾貝爾化學委員會向有能力和資格提名的人發送機密表格。
合格的提名人
根據法規，提交諾貝爾物理學獎提名書的權利應由以下各方享有：
1. 瑞典皇家科學院的瑞典和外國成員；
2. 諾貝爾物理學委員會成員；
3. 諾貝爾物理學獎獲得者；
4. 瑞典、丹麥、芬蘭、冰島和挪威的大學和技術研究所以及斯德哥爾摩卡羅林斯卡學院化學科學系的常任教授；
5. 在科學院選擇的至少六所大學或大學學院（通常爲數百所大學）中擔任相應的教席，以确保在不同國家及其學習席位上的适當分配；
6. 學院可能認爲合适的其他科學家邀請他們提出建議。
諾貝爾獎獲得者的評選
瑞典皇家科學院負責遴選諾貝爾物理學獎獲得者。科學院任命諾貝爾物理學委員會，該委員會對被提名者進行篩選，并爲最終候選人提出建議。該委員會名義上由五名有投票權的成員組成，但多年來還包括有表決權的兼職成員。
委員會的提案會在學院的物理學專家群體中讨論，他們可能會建議修改或向學院轉達不同的提案。最後，在學院的最後一次會議上提出其他建議。原則上可以建議本年度不頒發獎項，但這種選擇很少出現。
誰有資格獲得諾貝爾物理學獎？
有資格獲得物理學獎的候選人是由獲得諾貝爾委員會邀請提交姓名以供考慮的合格人士提名的候選人。沒有人有提名自己的資格。
參考資料：
1.NobelPrize.org
2.The Royal Swedish Academy of Sciences - NobelPrize.org
3.The Nobel Prize in Chemistry 2021 - NobelPrize.org
4.Nomination and selection of physics laureates - NobelPrize.org
本文來自微信公衆号：深究科學 （ID：deepscience），作者：常春藤、林岩
