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10月3日，2023年諾貝爾物理學獎揭曉，表彰研究阿秒物理學的科學家，這代表人類將進入阿秒時代。目前，我國首個阿秒激光裝置“先進阿秒激光設(shè)施”正在廣東東莞籌建，為高溫超導、量子計算等多個重大基礎(chǔ)科學問題的突破提供強勁推力。

諾獎授予阿秒激光

10月3日，2023年諾貝爾物理學獎揭曉。

獎項授予美國俄亥俄州立大學皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)教授、德國馬克斯普朗克量子光學研究所費倫茨·克勞斯(Ferenc Krausz)教授和瑞典德隆大學的安妮·盧利爾(Anne L’Huillier)教授，以表彰他們開發(fā)出的能夠產(chǎn)生阿秒量級光脈沖的實驗方法，這些方法被用來研究物質(zhì)中的電子動力學。

“阿秒”是什么？

1阿秒為10的負18次方秒，用來描述電子在原子內(nèi)部運動的情況。

今年的諾貝爾物理學獎研究成果“展示了一種產(chǎn)生極短光脈沖的方法，可用于測量電子移動或改變能量的快速過程”。

阿秒光脈沖是一束極短促的閃光，提供了一開一關(guān)極快的相機“快門”，能夠“拍攝”到狂飆中的電子。

2004年，阿秒條紋相機誕生，人們得以順利捕捉“光”的存在。

阿秒脈沖激光的出現(xiàn)被認為是激光科學歷史上最重要的里程碑之一，目前已經(jīng)成為物理、化學、生物等眾多領(lǐng)域重要的研究手段，成功用于測量和控制內(nèi)殼層束縛電子運動等過程，人們研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的視野由此從分子層面進入到原子內(nèi)部。

上?？萍即髮W物質(zhì)科學與技術(shù)學院助理教授潘義明在接受媒體采訪時表示，通過條紋照相技術(shù)，科研人員可以獲得阿秒脈沖信息，物質(zhì)內(nèi)部電子運動的信息，驅(qū)動激光脈沖的電場信息?！拔覀兛梢钥匆姟狻?，這是阿秒的能力，不是其他學科能夠替代的?！?/section>

發(fā)明這種基礎(chǔ)科學的新工具、新技術(shù)的科學家們，將人類帶進了阿秒時代。

我國首個阿秒激光裝置在東莞籌建

作為國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，大科學裝置是推動原始創(chuàng)新的重要手段。目前，我國首臺先進阿秒激光設(shè)施目前正在廣東東莞籌建。

未來，該設(shè)施將建設(shè)為國際最先進的，波段、性能以及應(yīng)用終端覆蓋最全的，以阿秒時間分辨為突出特點的、綜合性超快的電子動力學研究設(shè)施。

目前，阿秒光脈沖已成為研究亞原子尺度的物理規(guī)律最有力的工具。利用該技術(shù)，可觀察到閃電產(chǎn)生、藥物溶解等瞬態(tài)現(xiàn)象。

同時，阿秒脈沖激光技術(shù)的發(fā)展，引發(fā)了X射線、自由電子激光、可控高溫超導、超高分辨成像、電子信息處理等領(lǐng)域科學與技術(shù)層面研究的諸多重大突破。

▲4月25日，在松山湖材料實驗室5周年大會暨新園區(qū)啟用儀式上，阿秒科學中心揭牌儀式舉行

廣東東莞對此已有布局。今年4月25日，阿秒科學中心在東莞松山湖正式揭牌，未來將推動先進阿秒激光設(shè)施這一大科學裝置的建設(shè)。

據(jù)悉，先進阿秒激光設(shè)施由中國科學院物理研究所與中國科學院西光所共建、松山湖材料實驗室參與建設(shè)。

通過高起點設(shè)計，該設(shè)施建設(shè)具有高重復(fù)頻率、高光子能量、高通量及極短脈寬的多束線站，提供最短脈寬小于60as、最高光子能量可到500eV的超快相干輻射，并配備建設(shè)相應(yīng)的應(yīng)用研究平臺，建成后綜合指標有望實現(xiàn)國際領(lǐng)先。

松山湖材料實驗室黨委書記、副主任馮稷表示，該設(shè)施建成后將能同時從阿秒時間尺度和納米空間尺度，全面揭示自然界存在的內(nèi)殼層電子、價電子、自由電子等電子形態(tài)運動規(guī)律以及與電子耦合的其他作用機理，實現(xiàn)對超快電子運動的跟蹤測量和操控，為包括高溫超導、量子計算等多個重大基礎(chǔ)科學問題的突破提供強勁推力。

今年4月25日，由中國科學院物理研究所和松山湖材料實驗室共建的阿秒科學中心在東莞正式揭牌。中心將推動先進阿秒激光設(shè)施的建設(shè)，聯(lián)合開展并強化阿秒科學研究。

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