独家：如何捕捉最短的瞬间

Anne L’Huillier 教授讲述了她如何为阿秒物理学铺平了道路，她也因此获得了诺贝尔奖。

L'Huillier 教授的工作是阿秒物理学的基础。

图片来源：诺贝尔基金会/Videoblocks/Science-News.dev  

一张图片胜过千言万语。一部电影可能有一千张图片。当谈到非常小和快速的科学时，很长一段时间以来，科学家们得到的只是相互作用的快照——如果他们能得到的话。在过去的 36 年里，基础性的发现使物理学家能够产生迄今为止最快的光脉冲，开启了阿秒物理学的时代，并观察原子周围的电子如何变化。

“阿秒物理学是一门产生阿秒光脉冲，然后利用这些脉冲观察原子和分子中电子的科学，”隆德大学的 Anne L’Huillier 教授在诺贝尔奖周期间接受 Science-News.dev 独家采访时告诉 Science-News.dev。

一阿秒是时间的一小部分：十亿分之一秒。一秒钟内它们的数量与宇宙开始以来的秒数大致相同。 2023 年诺贝尔物理学奖获得者进行的基础研究使当前的阿秒研究成为可能。这一切都始于 1987 年的 L’Huillier 教授。

L’Huillier 和她的团队发现，通过惰性气体传输红外激光会导致光中产生泛音。就像拨动吉他弦可以产生泛音一样，光和物质的相互作用也可以产生类似的效果。 L’Huillier 在理解这一过程方面所做的工作为建立阿秒物理学奠定了基础。

“在 1987 年的工作中，我们发现了激光场高次谐波的产生。仅仅几年后，就出现了这个想法，不是我，而是其他人，如果这些谐波是锁相的，这意味着它们在某个时间同步，那么这可能会导致产生非常，阿秒区域的生命脉冲非常短，”L'Huillier 教授向 Science-News.dev 解释道。

根据她的工作，皮埃尔·阿戈斯蒂尼和费伦茨·克劳斯的研究小组在二十世纪九十年代初期能够创造出阿秒脉冲。紫外线中的泛音以正确的相位叠加，以相互增强或抵消，从而产生仅几百阿秒的脉冲。克劳斯利用脉冲来研究电子从原子中被拉走。

在过去的二十年里，这项技术得到了巨大的发展，脉冲现在可以持续几十阿秒。这些脉冲使科学家能够研究原子、分子和材料周围电子的运动和分布。它们甚至可以用来推动分子，并可能带来更好的诊断工具。克劳斯教授介绍的初步工作表明，与该领域相关的技术可用于寻找血液中肺癌的迹象。 

现在还处于早期阶段，即使它具有巨大的潜力，研究人员还不愿意在这个或那个应用程序上押注。  

“它仍处于起步阶段，而且仍然是非常基础的研究。但我们的想法是我们开始控制[电子]。我们能够测量物质中电子的运动。也许我们可以稍微控制一下这个动作。这对于控制某些化学过程，甚至以后的生物过程可能很重要，”L'Huillier 教授告诉 Science-News.dev。

您可以在上面的视频或点击此链接观看对 Anne L’Huillier 教授关于阿秒物理学的完整采访，以及她对科学未来的希望和对学生的建议。