今年諾貝爾物理學獎有多厲害？想像一下，把激光變成鑷子，抓住物體

知識 10-04

圖片：Tweets by ?@NobelPrize

2018 年諾貝爾物理學獎得主在激光領域做出了哪些貢獻？他們的研究在我們生活中有什麼實際應用？

2018 年諾貝爾物理學獎授予了激光物理領域：

Arthur Ashkin 因為發明

光鑷技術

（Optical Tweezer），獨享一半獎金；

Gérard Mourou 和 Donna Strickland 因為發明

啁啾脈衝放大技術

（Chirped Pulse Amplification），分享另一半獎金。

前者讓激光像鑷子一樣能抓住物體，後者更是每年無數眼科手術所依靠的技術。

Donna Strickland 還成為歷史上第三位獲得物理獎的女性。

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瑞典皇家科學院決定授予 2018 年諾貝爾物理學獎「用於激光物理領域的突破性發明」，

將一半授予 Arthur Ashkin

「

用於光學鑷子及其在生物系統中的應用

」，

另一半授予 Gérard Mourou 和 Donna Strickland，

「

為他們生成高強度，超短光脈衝的方法

」

。

今年的諾貝爾獎發明已經徹底改變了激光物理學，使得我們以新的眼光看待極小的物體和令人難以置信的快速過程，而先進的精密儀器開闢了更多的研究領域和眾多工業和醫療應用。

亞瑟·阿什金（Arthur Ashkin）發明了光學鑷子，用激光束手指抓住粒子、原子、病毒和其他活細胞。

這個新工具讓 Ashkin 實現了科幻小說的夢想——利用光的輻射壓力來移動物體。

他成功地獲得了激光，將小顆粒推向光束的中心，並將它們固定在那裡。已經發明了光學鑷子。1987 年，當 Ashkin 使用鑷子捕獲活細菌而不傷害它們時，取得了重大突破。他立即開始研究生物系統，光學鑷子現在被廣泛用於研究生命機器。

熱拉爾·穆魯（Gérard Mourou）和唐納·斯特里克蘭（Donna Strickland）為人類創造的最短和最激烈的激光脈衝鋪平了道路。

他們的革命文章於 1985 年出版，是斯特里克蘭博士論文的基礎。通過巧妙的方法，他們成功地創建了超短的高強度激光脈衝，而不會破壞增強材料。

首先，他們及時拉伸激光脈衝以降低其峰值功率，然後放大它們，最後壓縮它們。如果脈衝在時間上被壓縮並變得更短，那麼更多的光被聚集在同一個微小空間中——脈衝的強度急劇增加。

2018 年諾貝爾物理學獎獲得者：Arthur Ashkin

亞瑟·阿什金，於 1922 年 9 月 2 日生於紐約的布魯克林，是美國科學家，曾在貝爾實驗室和朗訊科技公司工作過。他在 20 世紀 60 年代後期開始了用激光操縱微粒的工作，這導致了 1986 年光學鑷子的發明。他還開創了光學俘獲過程，最終用於操縱原子、分子和生物細胞。光的輻射壓力可以分解為光學梯度和散射力。

阿什金被許多人認為是光學鑷子領域之父。除了光學鑷子，阿什金還因其在光纖折射，二次諧波產生和光纖非線性光學方面的研究而聞名。阿什金的工作構成了朱棣文在冷卻和捕獲原子方面的工作的基礎，朱棣文獲得 1997 年諾貝爾物理學獎。

他在哥倫比亞大學完成了物理學位課程，然後就讀於康奈爾大學。他在康奈爾大學獲得博士學位，然後在 Sidney Millman 的要求和推薦下前往貝爾實驗室工作。此前，Millman 先生是阿什金在哥倫比亞大學的主管。在 1960 年至 1961 年的貝爾實驗室，阿什金開始在微波領域工作，隨後轉向激光研究。

阿什金是美國光學學會（OSA），美國物理學會（APS）和電氣和電子工程師協會（IEEE）的會士。1992 年，他從貝爾實驗室退休，經過 40 年的職業生涯，在許多實驗物理領域做出了貢獻。

多年來，他撰寫了許多研究論文，擁有 47 項專利。他曾獲得 2003 年約瑟夫·基思利測量科學進展獎和 2004 年哈維獎。他於 1984 年當選為國家工程院，1996 年當選為美國國家科學院院士。