2023 年 10 月 3 日北京時間 17 時 45 分，2023 年諾貝爾物理學(xué)獎授予美國俄亥俄州立大學(xué)的皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)，德國馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所的費倫茨·克勞斯(Ferenc Krausz)和瑞典隆德大學(xué)的安妮·勒伊耶(Anne L'Huillier)，以表彰其為研究物質(zhì)中電子動力學(xué)而產(chǎn)生阿秒激光脈沖的實驗方法。
皮埃爾·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini），1941年出生于突尼斯，法國物理學(xué)家，1961年獲法國艾克斯-馬賽大學(xué)物理學(xué)學(xué)士學(xué)位；1968年獲法國艾克斯-馬賽大學(xué)博士學(xué)位；1969年進(jìn)入法國原子能委員會巴黎薩克雷大學(xué)分會（CEA Saclay）工作，歷任研究員、高級專家、科學(xué)顧問；2004年任俄亥俄州立大學(xué)物理系教授；2018年任俄亥俄州立大學(xué)名譽教授；2023年獲諾貝爾物理學(xué)獎。主要研究領(lǐng)域為高次諧波的產(chǎn)生、飛秒產(chǎn)生、激光與物質(zhì)相互作用、多光子過程等。
費倫茨·克勞斯（Ferenc Krausz），1962年5月17日出生于匈牙利莫爾，匈牙利、奧地利雙重國籍，物理學(xué)家，奧地利科學(xué)院院士，歐洲科學(xué)與藝術(shù)學(xué)院院士，匈牙利科學(xué)院院士，歐洲科學(xué)院院士，俄羅斯科學(xué)院院士，歐洲人文和自然科學(xué)院院士，德國國家科學(xué)院院士，諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，德國馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所主任、德國慕尼黑大學(xué)教授。主要研究領(lǐng)域為超短脈沖激光技術(shù)、高場物理、阿秒物理等。
安妮·勒伊耶(Anne L'Huillier)，法國物理學(xué)家，瑞典隆德大學(xué)教授，諾貝爾物理學(xué)獎獲得者。1958 年出生于法國巴黎。1986年獲得法國巴黎皮埃爾和瑪麗居里大學(xué)博士學(xué)位。她領(lǐng)導(dǎo)著一個阿秒物理小組，該小組實時研究電子的運動，用于了解原子水平上的化學(xué)反應(yīng)。2003年，她和她的團隊以170阿秒的最小激光脈沖打破了世界紀(jì)錄。
長久以來，對快速運動現(xiàn)象的觀察和研究，都是人類認(rèn)識自然現(xiàn)象和推動科學(xué)進(jìn)步的動力之一。世界的物質(zhì)大都是由分子和原子組成，它們都在不停地飛速運動著，這是微觀物質(zhì)的一個非常重要的基本屬性。要觀察特征時間更短的分子尺度的微觀運動過程，比如觀測分子的轉(zhuǎn)動和振動過程、電子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的弛豫過程則需要皮秒到飛秒量級（1飛秒=10-15 s）的時間分辨率。微波電子學(xué)和超快光子學(xué)是超快科學(xué)的核心手段，飛秒激光的出現(xiàn)使人類第一次在原子和分子層面上觀察到超快運動過程。然而，為了更加深入地觀察電子的運動以及對其進(jìn)行控制。而電子繞原子核的運動周期已經(jīng)達(dá)到了阿秒量級（1 阿秒=10-18 s），飛秒激光所能夠達(dá)到的時間分辨尺度以及對應(yīng)的空間分辨尺度 (100nm) 顯然是不能滿足條件的，所以要觀察電子甚至原子核內(nèi)的運動過程, 需要時間分辨率進(jìn)一步達(dá)到阿秒甚至仄秒（1 仄秒=10-21 s），這同樣只能通過阿秒激光來實現(xiàn)。阿秒科學(xué)最早研究的內(nèi)容之一是電子的量子躍遷行為。研究方法有阿秒瞬態(tài)吸收光譜(ATAS)。2013年, Krausz研究組采用飛秒泵浦-阿秒探測這一實驗手段獲得了熔融石英的ATAS, 明確了阿秒脈沖調(diào)控電介質(zhì)的可行性。2014年, 加州大學(xué)伯克利分校的Leone研究組及合作者們利用極紫外光ATAS探測了半導(dǎo)體材料硅(Si)中電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶的實時行為。
還有阿秒時間分辨-角分辨光電子能譜。2016-2017年, 美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所和科羅拉多大學(xué)的Murnane研究組利用這個方法進(jìn)行了一系列研究，表明了材料中光電子行為弛豫時間與能帶結(jié)構(gòu)存在密切的關(guān)聯(lián)。
2013年,中國科學(xué)院物理研究所魏志義課題組實現(xiàn)了160 as孤立阿秒脈沖測量實驗結(jié)果，這是我國在阿秒科學(xué)領(lǐng)域的重大突破。隨后，華中科技大學(xué)、國防科技大學(xué)和中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所的研究團隊也先后實現(xiàn)了阿秒激光脈沖的產(chǎn)生和測量。這些重要進(jìn)展為人們利用阿秒激光開展原子內(nèi)部電子動力學(xué)的研究, 揭示發(fā)生在微觀世界瞬態(tài)過程中的科學(xué)問題提供了前所未有的機遇。
光的產(chǎn)生、化學(xué)鍵的形成和斷裂都來自于原子尺度的電子運動?；瘜W(xué)鍵可以改變生物分子的結(jié)構(gòu)及其在生命系統(tǒng)中的功能，也負(fù)責(zé)盡可能快地傳遞信息。所以了解電子的微觀運動也可以幫助人類最基本的層面上了解疾病的起源，或?qū)⑿畔⑻幚硗七M(jìn)到最終的速度極限。
阿秒科學(xué)的另一個前沿是將現(xiàn)代電子學(xué)的表面控制方法與強光相結(jié)合，實現(xiàn)阿秒脈沖聚焦，其中焦點可以再縮小到100納米尺度上，甚至可以達(dá)到10納米。所以未來光與物質(zhì)的相互作用甚至可以在納米尺度上進(jìn)行控制。
阿秒激光的發(fā)展，可以說集成了激光科學(xué)最激動人心的故事，由于其潛在的重要應(yīng)用，早在2006年，就在G.Mourou等人的建議下，歐盟確定了在匈牙利建設(shè)以阿秒激光為主體的大科學(xué)設(shè)施計劃ELI-ALPS，目前已初步建成并開放使用。實際上阿秒激光不斷創(chuàng)造最短脈沖世界紀(jì)錄的演化發(fā)展，是建立在克爾透鏡鎖模（KLM）、啁啾脈沖放大（CPA）、參量啁啾脈沖放大（OPCPA）、載波包絡(luò)相位（CEP）鎖定及HHG等技術(shù)之上的。盡管由于篇幅所限，有些重要的技術(shù)原理和精彩故事未能一一提及，但毫不影響這些技術(shù)的的重要程度，在目前廣泛使用的超快激光產(chǎn)品中，人們會注意到這些技術(shù)的核心作用。那么高次諧波與阿秒脈沖作為孿生的兄弟，毫無疑問值得諾貝爾獎。
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