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10月3日，2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉，表彰研究阿秒物理學(xué)的科學(xué)家，這代表人類將進(jìn)入阿秒時(shí)代。目前，我國首個(gè)阿秒激光裝置“先進(jìn)阿秒激光設(shè)施”正在廣東東莞籌建，為高溫超導(dǎo)、量子計(jì)算等多個(gè)重大基礎(chǔ)科學(xué)問題的突破提供強(qiáng)勁推力。

諾獎(jiǎng)授予阿秒激光

10月3日，2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉。

獎(jiǎng)項(xiàng)授予美國俄亥俄州立大學(xué)皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)教授、德國馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所費(fèi)倫茨·克勞斯(Ferenc Krausz)教授和瑞典德隆大學(xué)的安妮·盧利爾(Anne L’Huillier)教授，以表彰他們開發(fā)出的能夠產(chǎn)生阿秒量級(jí)光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法，這些方法被用來研究物質(zhì)中的電子動(dòng)力學(xué)。

“阿秒”是什么？

1阿秒為10的負(fù)18次方秒，用來描述電子在原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的情況。

今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)研究成果“展示了一種產(chǎn)生極短光脈沖的方法，可用于測量電子移動(dòng)或改變能量的快速過程”。

阿秒光脈沖是一束極短促的閃光，提供了一開一關(guān)極快的相機(jī)“快門”，能夠“拍攝”到狂飆中的電子。

2004年，阿秒條紋相機(jī)誕生，人們得以順利捕捉“光”的存在。

阿秒脈沖激光的出現(xiàn)被認(rèn)為是激光科學(xué)歷史上最重要的里程碑之一，目前已經(jīng)成為物理、化學(xué)、生物等眾多領(lǐng)域重要的研究手段，成功用于測量和控制內(nèi)殼層束縛電子運(yùn)動(dòng)等過程，人們研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的視野由此從分子層面進(jìn)入到原子內(nèi)部。

上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院助理教授潘義明在接受媒體采訪時(shí)表示，通過條紋照相技術(shù)，科研人員可以獲得阿秒脈沖信息，物質(zhì)內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)的信息，驅(qū)動(dòng)激光脈沖的電場信息?！拔覀兛梢钥匆姟狻@是阿秒的能力，不是其他學(xué)科能夠替代的?！?/section>

發(fā)明這種基礎(chǔ)科學(xué)的新工具、新技術(shù)的科學(xué)家們，將人類帶進(jìn)了阿秒時(shí)代。

我國首個(gè)阿秒激光裝置在東莞籌建

作為國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，大科學(xué)裝置是推動(dòng)原始創(chuàng)新的重要手段。目前，我國首臺(tái)先進(jìn)阿秒激光設(shè)施目前正在廣東東莞籌建。

未來，該設(shè)施將建設(shè)為國際最先進(jìn)的，波段、性能以及應(yīng)用終端覆蓋最全的，以阿秒時(shí)間分辨為突出特點(diǎn)的、綜合性超快的電子動(dòng)力學(xué)研究設(shè)施。

目前，阿秒光脈沖已成為研究亞原子尺度的物理規(guī)律最有力的工具。利用該技術(shù)，可觀察到閃電產(chǎn)生、藥物溶解等瞬態(tài)現(xiàn)象。

同時(shí)，阿秒脈沖激光技術(shù)的發(fā)展，引發(fā)了X射線、自由電子激光、可控高溫超導(dǎo)、超高分辨成像、電子信息處理等領(lǐng)域科學(xué)與技術(shù)層面研究的諸多重大突破。

▲4月25日，在松山湖材料實(shí)驗(yàn)室5周年大會(huì)暨新園區(qū)啟用儀式上，阿秒科學(xué)中心揭牌儀式舉行

廣東東莞對(duì)此已有布局。今年4月25日，阿秒科學(xué)中心在東莞松山湖正式揭牌，未來將推動(dòng)先進(jìn)阿秒激光設(shè)施這一大科學(xué)裝置的建設(shè)。

據(jù)悉，先進(jìn)阿秒激光設(shè)施由中國科學(xué)院物理研究所與中國科學(xué)院西光所共建、松山湖材料實(shí)驗(yàn)室參與建設(shè)。

通過高起點(diǎn)設(shè)計(jì)，該設(shè)施建設(shè)具有高重復(fù)頻率、高光子能量、高通量及極短脈寬的多束線站，提供最短脈寬小于60as、最高光子能量可到500eV的超快相干輻射，并配備建設(shè)相應(yīng)的應(yīng)用研究平臺(tái)，建成后綜合指標(biāo)有望實(shí)現(xiàn)國際領(lǐng)先。

松山湖材料實(shí)驗(yàn)室黨委書記、副主任馮稷表示，該設(shè)施建成后將能同時(shí)從阿秒時(shí)間尺度和納米空間尺度，全面揭示自然界存在的內(nèi)殼層電子、價(jià)電子、自由電子等電子形態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及與電子耦合的其他作用機(jī)理，實(shí)現(xiàn)對(duì)超快電子運(yùn)動(dòng)的跟蹤測量和操控，為包括高溫超導(dǎo)、量子計(jì)算等多個(gè)重大基礎(chǔ)科學(xué)問題的突破提供強(qiáng)勁推力。

今年4月25日，由中國科學(xué)院物理研究所和松山湖材料實(shí)驗(yàn)室共建的阿秒科學(xué)中心在東莞正式揭牌。中心將推動(dòng)先進(jìn)阿秒激光設(shè)施的建設(shè)，聯(lián)合開展并強(qiáng)化阿秒科學(xué)研究。

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