時隔半世紀女性物理學家終獲諾貝爾獎,美加法科學家「徹底改變雷射物理學」

今年諾貝爾物理學獎是 118 年來第 3 位女科學家獲獎。
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Photo Credit:諾貝爾獎官網
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 2018 年諾貝爾物理學獎今日揭曉, 118 年來第 3 位女科學家獲獎。

根據諾貝爾獎官網 10 月 2 日報導,瑞典皇家科學院將 2018 年諾貝爾物理學獎授予 Arthur Ashkin 、 Gerard Mourou 和 Donna Strickland ,以表揚他們在雷射物理學領域的奠基性工作。

此次物理獎一半被授予 Arthur Ashkin ,因其「用於光學鑷子及其在生物系統中的應用」,另一半被授予 Gérard Mourou 和 Donna Strickland ,以表揚「他們生成高強度,超短光脈衝的方法」。兩者結合是一個完備的雷射系統,具有很廣泛的應用前景。

年紀最大獲獎者和他的「光學鑷子」

根據諾貝爾官方網站數據統計,諾貝爾物理學獎的獲獎者平均年齡為 55 歲。 2002 年, 88 歲的諾貝爾物理學獎得主雷蒙德.戴維斯是獲得諾貝爾物理學獎年齡最大的科學家,而 1922 年出生、現年 96 歲的 Arthur 教授在今天刷新了歷史,成為史上最年長的諾貝爾物理學獎獲獎者。

 Ashkin 教授發明了「光學鑷子」,能夠利用雷射束抓起粒子、原子、病毒和活細胞。這個新工具讓 Ashkin 得以實現科幻小說的古老夢想--利用光的輻射壓來移動物理實體。他成功地讓雷射把小顆粒推向光束的中央,並使之停留在那裡。

1987 年 Ashkin 做出了一項重大突破:利用光學鑷子抓起了活的細菌,而沒有對它們造成損傷。他立即開始了對生物系統的研究。今天光學鑷子被廣泛應用於探索生命的機制。鑑於 Ashkin 教授的突出貢獻,他獨得此次諾貝爾物理學獎金的一半。

地表最短最強的雷射脈衝

 Gerard Mourou 和 Donna Strickland 的工作,成功創造出迄今為止最短最強的雷射脈衝。在 1985 年, Rochester 大學的 Mourou 教授與其學生 Strickland 將雷達中的「啁啾脈衝放大技術」(chirped-pulse amplification)引入到雷射領域,為脈衝峰值功率的進一步提高奠定了基礎。他們革命性的論文發表於 1985  年,成為 Strickland 的博士論文的基礎。

他們使用一種富有想像力的方法,成功地創造出超短的高強度雷射脈衝,而沒有把放大材料摧毀掉。首先他們把雷射脈衝的時間延長,降低了它的峰值功率,然後把它放大,最後壓縮它。如果一個脈衝被壓縮而變短,那就意味著在更小的空間裡集中了更多的光,從而增加了脈衝的強度。

 Strickland 博士和 Mourou 教授的新技術被稱為「啁啾脈衝放大」(CPA),很快成為了後續高強度雷射的標準技術。他們的工作為產生人類有史以來波長最短能量最高的雷射鋪平了道路。他們所開創的技術開啟了該領域的嶄新紀元,並在工業與醫藥領域得到廣泛應用。每年數以百萬計的眼科矯正手術所使用的強雷射束,都有它的身影。

 55 年來首位女性物理學諾貝爾獎得主

在物理學領域,獲得諾貝爾物理學獎的科學家達到了 206 人,但是女性物理學家卻寥寥無幾,從 1901 年至 2017 年,諾貝爾物理學獎已頒發 111 次,此前歷屆得主僅有 2 位是女性。而今天公佈物理學獲獎名單中,出現了一個偉大的名字, Donna Strickland 。同時她也是歷史上第三位獲得此項殊榮的女性科學家,她的出現,讓此次頒獎更具意義。

當 Strickland 博士談及與導師 Gérard 教授共同分享這個獎項時, Strickland 博士表示:「作為我的導師和主管,他早已將 CPA 的研究推動到了極致,因此他絕對值得這個獎項,我很開心他能夠獲獎。」

在之前的 118 年裡,僅有居里夫人和德裔美國物理學家瑪麗亞.戈佩爾特.梅爾(Maria Goeppert-Mayer)兩位女科學家曾經獲得諾貝爾物理學獎,作為有史以來第三位且近 55 年來唯一一位諾貝爾物理學獎女性得主。

在獲獎消息發布後, Strickland 博士透過影片連線在斯德哥爾摩的新聞發表會,她說:「我們應該稱頌女性物理學家們,因為我們還需要更多的關注(because we are out there)。能夠成為這些女性中的一員,我感到非常的榮幸。」

參考:

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