作者 | Talk君

图/诺贝尔奖官网

2023年10月3日傍晚，2023年诺贝尔物理学奖正式揭晓。三位科学家皮埃尔・阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)、费伦茨・克劳斯 (Ferenc Krausz) 和安妮・卢利尔 (Anne L'Huillier)以阿秒激光技术奠基人的身份共同获奖。

那话说回来，这个“阿秒激光”到底是个什么东西？经过talk君这两天的研究，终于梳理了一个大概，借此机会也分享给在座的各位，希望本文能帮助你增加饭后谈资。

正文开始

什么是“激光”？

说到“阿秒激光”，首先我们要了解什么是“激光”。

有人就要说了，这不是废话吗，小时候谁没玩过激光笔？你别说，还真是这玩意，记得小时候2、3块钱就能在校门口小卖部买一只激光笔，但那时似乎只有红外的激光，现在都是五颜六色的。ok，下面就是知识点了，这些五颜六色的激光，其实本质上就是激光的频率，或者说波长。

20世纪60年代，美国加州休斯实验室的梅曼研发出了世界上的第一束激光，英文名称为“Laser”。而“激光”一词则是我们中国著名物理学家钱学森取其意为其命名的。

不同激光的颜色

图/网络

什么是“阿秒激光”？

好的，那激光大家都知道了，我们开始说说什么是阿秒激光，但别急，在此之前，你需要了解另一个名词“脉宽”。

脉宽也叫“脉冲宽度”。根据发光持续时间的长短，激光一般被分类为连续激光和脉冲激光。连续激光能够在长时间内持续产生激光，但输出的功率较低。而脉冲激光工作方式是在一个个间隔的小时间段内发射光脉冲，其峰值功率很高。

听到这有点懵了吧？举个例子，滋水枪玩过吧？现在很多滋水枪已经从曾经的手动变为了电动，还分为不同的模式，比如扣动扳机，水流会连续不断的从枪口喷出，比如这样：

水枪的连续模式

图/网络

这样的模式你可以理解为连续激光。

那还有一种模式，是将水流以一个个水弹的形式快速发射出来，比如这样：

水弹模式，突突突

图/网络

这样的模式你可以理解为脉冲激光。

但我们人的眼睛有视觉残留，当发射的频率快到一定程度，我们就看不到一颗颗激光“子弹”了，我们看到的依然是一束连续的激光。

而“脉冲宽度”，指的就是激光脉冲的间隔时间单位，也就是每一发“水弹”之间的发射间隔。如果每隔1秒发出一颗激光“子弹”，它的脉宽就是1秒。但作为激光来说，1秒的时间太慢了，随着激光技术的不断发展，激光的脉冲宽度也在不断缩小。

不同运动过程的时间尺度

图/网络

比如“纳秒光”，也就是也就是 10 亿分之一秒；再小一级为“皮秒光”，1 皮秒等于 1 万亿分之一秒；还有更小的“飞秒光”，1 飞秒等于1000 万亿分之一秒，以及再小一级的也是今天我们诺贝尔物理学奖所涉及到的“阿秒光”了，1 阿秒等于 100 亿亿分之一秒。

这么说可能还没什么概念，我们换算一下比例，如果把1阿秒比作1秒，如同将1秒比作317亿年，赶上宇宙诞生时间的2倍了。这是一个非常短暂的时刻，但有巨大的应用潜能。

总结来说，阿秒激光是一种特殊的短波脉冲激光，它的特点是脉冲持续时间极短。

一秒内的阿秒数比宇宙诞生以来所经过的秒数还多

图/Johan Jarnestad

“阿秒激光”将如何改变我们的世界？

现在你应该大致了解什么是阿秒激光了，那我们再来聊聊这个阿秒激光到底有什么用？

首先，我们还是举个例子，我们都知道比如猎豹、狗、马等四肢动物在高速奔跑的时候，会有一瞬间四肢是悬空的，但由于速度太快，我们肉眼是基本看不到的，但如果用高速相机拍摄的话，就可以完全捕捉到了。

迈布里奇1878年拍摄赛马奔跑时的照片

图/源于网络

举这个例子是想说明，当我们提高相机的快门速度（时间分辨能力），就可以让我们对事物的认识提高到一个新的水平。

很多的物理、化学的发生过程，持续时间都极其短暂，换句话说，这些现象发生在一瞬间，以至于我们曾经无法清晰地去观测这些过程。但当我们对世界观察的时间尺度达到了阿秒量级，让我们拥有了和这些瞬间发生的事物同样快的观察和研究手段。

尤其在科研领域，阿秒脉冲光被广泛应用于超快物理学、光谱学、化学反应动力学等领域。例如，通过阿秒脉冲光可以观察和探究分子、原子和材料在光场中的行为和动态，为研究微观世界的物理规律提供新的工具。

阿秒激光的出现，提高了我们探求自然、理解世界的能力。随着时间的推移和技术的不断发展，我们相信，阿秒激光技术一定会在更多领域展现出它的价值，为人类的进步贡献出它的力量。

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