北京時(shí)間10月3日,,在瑞典首都斯德哥爾摩,瑞典皇家科學(xué)院宣布,,將2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國俄亥俄州立大學(xué)名譽(yù)教授皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini),、匈牙利-奧地利物理學(xué)家費(fèi)倫茨·克勞斯(Ferenc Krausz)和瑞典隆德大學(xué)教授安妮·呂利耶(Anne L’Huillier),以表彰他們?cè)诎⒚牍饷}沖方面所做出的貢獻(xiàn),。瑞典皇家科學(xué)院指出,,他們“證明了一種制造極短光脈沖——阿秒脈沖的方法,這種方法可用于測(cè)量原子和分子內(nèi)部的電子運(yùn)動(dòng)或改變能量的快速過程,,為人類探索電子世界提供了新工具”,。其中,呂利耶從激光與氣體中原子的相互作用中發(fā)現(xiàn)了諧波效應(yīng);阿戈斯蒂尼和克勞斯則證明用這種效應(yīng)可以產(chǎn)生比飛秒脈沖更短的阿秒光脈沖,。阿秒(10-18秒)是一個(gè)時(shí)間單位,,在一阿秒的時(shí)間內(nèi)光也只能傳播0.3納米,相當(dāng)于一個(gè)原子的尺寸,。阿秒脈沖是人類目前在實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生的最短光脈沖,,它給了科學(xué)家觀測(cè)超快電子運(yùn)動(dòng)的能力,,是目前觀測(cè)微觀世界最快的“相機(jī)”,。目前的阿秒脈沖主要來自飛秒激光脈沖與惰性氣體相互作用,通過非線性過程產(chǎn)生超寬的光譜,,從而在時(shí)域上獲得阿秒尺度的光脈沖,。 未來在特異功能研究過程中也需要使用阿秒光脈沖技術(shù)對(duì)特異功能現(xiàn)象進(jìn)行深層的規(guī)律性觀察和原理性分析。 在中國進(jìn)行特異功能研究有一個(gè)神奇的優(yōu)勢(shì),,那就是雖然國內(nèi)某些科技領(lǐng)域的科研能力十分有限,,但借助西方物理學(xué)成就,特別是諾貝爾物理學(xué)的研究進(jìn)展,,中國特異功能人完全可以充分運(yùn)用“沈今川定律:超光速原子核協(xié)同效應(yīng)原理”,,從暗能量的高維俯視暗物質(zhì)的粒子運(yùn)行動(dòng)態(tài)規(guī)律,來揭示宇宙物理現(xiàn)象和人體特異功能現(xiàn)象的機(jī)制探索和科學(xué)認(rèn)識(shí),。因此筆者初一塵認(rèn)為:特異功能研究必須立足于全球物理學(xué)為主的基礎(chǔ)設(shè)施和認(rèn)知積累,,才能與時(shí)俱進(jìn)走出有中國特色特異功能研究的發(fā)展之路。阿秒脈沖技術(shù)使得我們對(duì)以前無法追蹤的快速過程,,比如電子移動(dòng),,或者能量的快速轉(zhuǎn)移的研究成為可能。這為研究原子,、分子和凝聚態(tài)物質(zhì)中的電子動(dòng)力學(xué)打開了一扇窗,。諾貝爾物理學(xué)委員會(huì)主席伊娃·奧爾森指出:“我們現(xiàn)在可以打開電子世界的大門。阿秒物理學(xué)讓我們有機(jī)會(huì)了解控制電子的機(jī)制,,下一步將是更好地利用它們,。”阿秒脈沖技術(shù)在中國特異功能研究中早已進(jìn)行了專業(yè)的應(yīng)用,,但這種應(yīng)用是基于某些特異功能人對(duì)電子移動(dòng),,能量快速移動(dòng)的超光速觀察為基礎(chǔ)的。 電子世界的破譯是揭示特異功能發(fā)生原理機(jī)制的核心要點(diǎn),,電子在三維物質(zhì)運(yùn)動(dòng)世界的機(jī)制是全球物理學(xué)的研究的尖端科目,,電子在高維空?qǐng)鲱l率全程的原理是特異功能研究的突破端口。中醫(yī)學(xué)是特異功能現(xiàn)象規(guī)律性總結(jié)的一門學(xué)科,,中醫(yī)學(xué)的本質(zhì)是物理醫(yī)學(xué),,西方醫(yī)學(xué)的本質(zhì)是化學(xué)醫(yī)藥,因此東西方物理科學(xué)的進(jìn)步對(duì)破譯中醫(yī)原理和特異功能機(jī)制具有決定性意義。在此我特別感謝:蒙古高原的特異功能人:唐古達(dá)·烏爾根在特異功能破譯電子世界高維粒子運(yùn)動(dòng)方面所做的卓越性努力和建設(shè)性意義,。
阿秒光脈沖技術(shù)的原理阿秒光脈沖技術(shù)是一種利用強(qiáng)場(chǎng)激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生高次諧波的方法,,從而得到極短的光脈沖。高次諧波是指當(dāng)激光場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí),,激光與原子或分子中的電子發(fā)生非線性相互作用,,使電子從束縛態(tài)被電離出來,然后受到激光場(chǎng)的加速和反向運(yùn)動(dòng),,最后重新與原子或分子碰撞并輻射出高能量的光子,。這些光子的頻率是激光頻率的整數(shù)倍,稱為高次諧波,。高次諧波可以形成一個(gè)連續(xù)的頻譜,,從可見光到軟X射線范圍。如果將這些高次諧波進(jìn)行相干疊加,,就可以得到極短的光脈沖,,其持續(xù)時(shí)間與電子重新碰撞的時(shí)間間隔成正比。由于電子在強(qiáng)場(chǎng)激光中的運(yùn)動(dòng)周期約為幾飛秒(10-15秒),,因此重新碰撞的時(shí)間間隔也在幾飛秒量級(jí),,從而產(chǎn)生了阿秒(10-18秒)量級(jí)的光脈沖。阿秒光脈沖技術(shù)的發(fā)展歷程 阿秒光脈沖技術(shù)的起源可以追溯到1987年,,當(dāng)時(shí)安妮·呂利耶在法國巴黎皮埃爾和瑪麗居里大學(xué)進(jìn)行博士后研究時(shí),,發(fā)現(xiàn)了當(dāng)紅外激光通過惰性氣體時(shí)會(huì)產(chǎn)生多個(gè)不同頻率的高次諧波1。這一現(xiàn)象引起了她和其他物理學(xué)家的注意,,他們開始探索如何利用高次諧波生成極短的光脈沖,。1994年,呂利耶移居瑞典隆德大學(xué),,并在那里建立了一個(gè)阿秒物理小組,。她和她的團(tuán)隊(duì)通過改進(jìn)激光參數(shù)和氣體靶等實(shí)驗(yàn)條件,逐步提高了高次諧波的效率和質(zhì)量,,從而實(shí)現(xiàn)了阿秒光脈沖的產(chǎn)生和測(cè)量,。2003年,她和她的團(tuán)隊(duì)以170阿秒的最小光脈沖打破了世界紀(jì)錄,。與此同時(shí),,另外兩位物理學(xué)家也在不同的方向上推動(dòng)了阿秒光脈沖技術(shù)的發(fā)展。皮埃爾·阿戈斯蒂尼是法國艾克斯-馬賽大學(xué)的博士畢業(yè)生,,后來在美國哥倫布俄亥俄州立大學(xué)任教授3,。他在1990年代初期開始研究高次諧波產(chǎn)生機(jī)制的理論模型,并提出了三步模型?,,即電子被電離,、加速和重新碰撞的過程。這一模型為理解和控制高次諧波提供了一個(gè)清晰的物理圖像,并為產(chǎn)生阿秒光脈沖提供了一個(gè)有效的方法,。2001年,,阿戈斯蒂尼成功地產(chǎn)生并觀測(cè)了一系列連續(xù)的光脈沖,其中每個(gè)光脈沖的持續(xù)時(shí)間僅為250阿秒,。費(fèi)倫茨·克勞斯是匈牙利-奧地利物理學(xué)家,,現(xiàn)任德國加興馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所所長(zhǎng)和路德維希馬克西米利安慕尼黑大學(xué)教授。他在1991年獲得奧地利維也納科技大學(xué)博士學(xué)位,,并在那里開始研究飛秒激光技術(shù),。他的研究小組率先制出并測(cè)量了時(shí)間不到1飛秒的光脈沖,這標(biāo)志著原秒物理的創(chuàng)生,。他后來轉(zhuǎn)移到德國,,并在那里開展了另一種產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法,,即使用啁啾脈沖放大技術(shù)(CPA)產(chǎn)生超短激光脈沖,,并通過氣體靶或固體靶產(chǎn)生高次諧波。這種方法可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)阿秒光脈沖的分離和控制,,從而提高了阿秒光脈沖的質(zhì)量和穩(wěn)定性,。2001年,克勞斯成功地分離出一個(gè)持續(xù)時(shí)間為650阿秒的單個(gè)光脈沖,。光脈沖阿秒光脈沖技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域阿秒光脈沖技術(shù)作為一種新型的超快光學(xué)工具,,為物理學(xué)和相關(guān)學(xué)科提供了一種觀測(cè)和控制電子運(yùn)動(dòng)的手段,從而揭示了物質(zhì)中許多快速和復(fù)雜的過程,。阿秒光脈沖技術(shù)已經(jīng)在以下幾個(gè)方面取得了重要的應(yīng)用:原子分子物理:阿秒光脈沖可以用來研究原子分子中電子結(jié)構(gòu),、動(dòng)力學(xué)和相互作用,例如電子軌道成像,、電子隧穿,、電離、解離,、激發(fā),、退激等過程。凝聚態(tài)物理:阿秒光脈沖可以用來研究凝聚態(tài)物理:阿秒光脈沖可以用來研究固體材料中電子,、聲子,、自旋和磁性等性質(zhì)的超快變化,例如電子相變,、聲子動(dòng)力學(xué),、自旋動(dòng)力學(xué)、磁疇壁運(yùn)動(dòng)等過程,。化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué):阿秒光脈沖可以用來研究化學(xué)反應(yīng)的微觀機(jī)制,,例如反應(yīng)坐標(biāo)、過渡態(tài)、反應(yīng)速率,、反應(yīng)路徑等參數(shù),。分子生物物理:阿秒光脈沖可以用來研究生物分子的結(jié)構(gòu)和功能,例如蛋白質(zhì)的折疊,、解折疊,、構(gòu)象變化、功能調(diào)控等過程,。納米光學(xué):阿秒光脈沖可以用來研究納米尺度的光學(xué)現(xiàn)象,,例如表面等離激元、納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)響應(yīng),、納米粒子的光學(xué)操控等效應(yīng),。X射線科學(xué):阿秒光脈沖可以用來產(chǎn)生高亮度的軟X射線或硬X射線,從而實(shí)現(xiàn)X射線的時(shí)間分辨和空間分辨,,例如X射線衍射,、X射線吸收、X射線發(fā)射等技術(shù),。初一塵感悟:特異功能研究的方向不只是高維暗能量世界,,在暗能量之下的暗物質(zhì)世界電子多維時(shí)空作為重要基礎(chǔ)性依托。
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