2018诺贝尔物理学奖得主介绍

      瑞典皇家科学院将2018年诺贝尔物理学奖授予Arthur Ashkin, Gerard Mourou和Donna Strickland，以表彰他们“在激光物理领域的突破性发明”，他们的发明——“光学镊子”和“激光脉冲”彻底改变了激光物理学，让极小的物体与极快的过程以全新的方式出现。

激光

      激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是“通过受激辐射光扩大”，它的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。激光的原理早在 1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。

      原子受激辐射的光，故名“激光”：原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。被引诱（激发）出来的光子束（激光），其中的光子光学特性高度一致。激光比起普通光源，激光的单色性好，亮度高，方向性好。

      激光应用很广泛，如激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等等。自1960年美国加州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了第一束激光以来，激光技术早已融入日常生活，无论是老师上课时手持的激光笔，还是耗资数十亿欧元、长度超过3公里的欧洲自由电子激光装置，各种激光器遍及工业、通讯、科学及娱乐领域。

激光操控粒子——光学镊子

      阿瑟·阿什金（Arthur Ashkin）发明了用激光束操纵粒子、原子和分子的光镊，这使得人们能够在保证病毒、细菌以及其它活体细胞不被破坏的前提去检测和操控它们。 1987年，阿瑟就使用自己发明的光学镊子，成功地捕获了单个的活细菌。这种任务对之前的生物学家来说是一项不可能完成的任务，因为任何对单个细菌进行的操作都不可避免地对它们产生伤害，细菌就很可能死掉。但是现在生物学家甚至可以用光学镊子夹起一些细菌，让它们在一束由光形成的“牢笼”里头繁殖，这时候对细菌的分裂和生存状态就可以更细微地观察了。阿什金的光镊为我们观察和控制生命体的内部结构创造了全新的机会。光学镊子出现之后，人们就可以在不接触被测物体的情况下，三维立体地观察极微小的物体。它们可能是没有生命的分子，也可能是构成生命基础的蛋白质和DNA，靠这项技术可以更深入地揭开生命的秘密。 

激光脉冲——啁啾（zhōu jiū）脉冲放大技术（CPA）

      杰哈·莫罗（Gérard Mourou）与多娜·斯崔克兰（Donna Strickland）发明了啁啾（zhōu jiū）脉冲放大技术（CPA），取一段短激光脉冲，在时间上拉长，把它放大，再重新压缩成短脉冲。当脉冲拉长之后，峰值功率就会大幅下降，这样就可以在不损坏放大器的前提下放大到更高的倍数。之后把脉冲重新压缩，于是更多的光就被压缩到了很小的空间中，脉冲的强度就随之急剧上升。当将脉冲变到音频时，会发出一种声音，听起来像鸟叫的啁啾声，故名“啁啾”。CPA技术为人类创造最短、最强的激光脉冲铺平了道路，并在工业和医疗领域产生了广泛的应用。例如，每年有数百万台的眼睛手术是利用最锋利的“激光手术刀”来完成的。

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