这届物理奖，拍到了人人知道却从未见过的东西( 二 ) _小知识

脉冲闪光的持续时间和激光场振荡的速度代替相机曝光时间的作用，科学家就能对微观世界进行“定格” 。

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高次谐波在基频波一个周期中完成多个周期。高次谐波和光波有相同的性质 / 图源：诺贝尔官网但对关键点在于：突破光脉冲的速度极限。
过去，科学家们以为，激光脉冲持续的时间极限是“飞秒” ，这足以让我们看清原子，因为原子就是在“飞秒”量级上运动，而面对电子， “飞秒”完全不够用，它太粗糙了，按这个尺度，只能呈现类似马赛克的效果。
就像诺奖委员会描述得那样：改进现有技术，还不足以看到电子在极其短暂的时间尺度上运动的过程，它需要一些全新的东西——也就是阿秒物理学。
从“飞秒”到“阿秒”，其实就是精进到千分之一，但这不是单纯的量变，对于研究粒子来说，已经到了从“原子到电子”的质变程度。
可是随之而来的难题在于，怎么才能产生突破极限，找到“阿秒”量级的激光脉冲，打开电子世界的大门？
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突破性时刻
钥匙是在1987年偶然间被发现的。
当时，安妮和同事发现，红外激光穿过气体时，产生了新的脉冲光波，它非常短，而且有很高的能量。她很快意识到，脉冲的能量和时间尺度的值，可以用来激发电子，并研究它们的运动。
当激光强度足够大，会明显改变原子内部电子的运动，使得电子被迫逃离原子，但它们是如此难舍难分，电子之后会迅速回归它原来的轨迹，这个过程里，受到刺激的电子会激发出新的、更短的脉冲。

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这是安妮被授予诺奖的原因：发现了激光与气体中电子相互作用的新效应。
沿着这个发现，后续的科学家相信，可以通过组合更多、更短的波长制造“阿秒”级别的光脉冲，作为相机快门，检测电子的超高速运动。
有意思的是，发现新效应是意外收获。
原先，这个实验研究的是另外的课题，但安妮注意到了这些不同寻常的光脉冲，没有把它当成误差而错过，就此开始了新的研究。
“我发现它非常令人着迷，并真正陷入了探索这种新现象的过程中，它是原子物理学的有趣组合。”安妮回忆说。
这个时候，你会发现科学探索的妙不可言，有时它不是求仁得仁，但有识之士却能从异样中挖掘出宝藏，发现它藏着开启另外一些重大问题的钥匙。
这是探索电子世界的科学故事，而科学家们找到了新的测量工具，安妮站在了起点处，展示了产生阿秒脉冲在实验原理上的技巧。
不过，直到2001年，阿秒光脉冲才第一次被制造和测量出来。
皮埃尔和他在法国的研究小组成功地产生并研究了一系列连续的光脉冲，他们看到每个脉冲仅持续250阿秒。
与此同时，费伦茨和他在奥地利的研究小组研究了单个脉冲，他们还成功分离出持续650阿秒的脉冲，科学家第一次成功跟踪了电子从原子中脱离的过程。
在此之前，电子运动快到无法追踪，但3位科学家的研究，实现了“不可能”到“可能”的跨越。
最终，3位获奖者找到了“用光捕捉最短瞬间”的新方法，他们让激光脉冲足够短，足以捕获电子运动过程的图像，诺贝尔物理学委员会委员马茨·拉尔森教授形容：这一突破打开了电子世界的大门。

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用最短的激光脉冲探索电子的世界实验示例 / 图源：诺贝尔官网“我们从不同的方向进入这个领域，大部分都是做互补的工作。我很荣幸的是，我从一开始就参与其中。”去年，获得有着“诺奖风向标”之称的沃尔夫物理学奖后，安妮这样说。当时和她一同获奖的还有费伦茨和另一位来自渥太华大学的科库姆教授。
也正是他们开辟了阿秒物理学的新领域，一门研究微观宇宙中电子运动的科学。
“电子运动负责产生光以及化学键的形成和断裂，从而改变生物分子的结构及其在生命系统中的功能，并负责以最快的速度处理信息……今天，我们正在使用阿秒光脉冲来更好地了解涉及电子、原子和分子的微观过程，并找出它们如何影响宏观世界。”去年，获得沃尔夫物理学奖后，费伦茨这样阐述阿秒物理学的价值。