2023年のノーベル物理学賞が発表、アト秒光パルスで3人の科学者が受賞

10月3日の当サイトのニュースによると、2023年のノーベル物理学賞は物質に関する研究が評価され、ピエール・アゴスティーニ氏、フェレンツ・クラウス氏、アンヌ・ルーリエ氏に授与されることが発表された。ダイナミクス

当局者らは「彼らの貢献により、これまで追跡できなかった極めて短いプロセスの研究が可能になる」と述べ、1,100万スウェーデンクローナが贈呈された（このサイトからの注：賞金（約730万人民元）は、各国で均等に分配される） 3人の勝者。

スウェーデン王立科学アカデミーは、3人の物理学者が「電子の動きやエネルギー変化の急速な過程を測定するために使用できる非常に短い光パルスを生成する方法を実証」し、「人類の探求への扉を開く」と発表した。原子と分子の「内部の電子世界は新たな道を提供します。」

人々が世界を観察する時間スケールは、アト秒のオーダー (つまり、10^{-18#) に達しているからです。 ## s)、人間が観察できる空間分解能は、原子スケール (0.1 nm) や亜原子スケール (分子結合の切断や再構成など) にも達します。}

この時間と空間のスケールでは、生物学、化学、物理学に関する人々の研究の境界はますます曖昧になってきています。なぜなら、これらの微視的な現象の根源は電子の動きにあるからです。

したがって、アト秒光パルスが誕生しました。アト秒パルスレーザーの出現はレーザー科学史上最も重要なマイルストーンの一つとされ、その応用の可能性は計り知れず、現在では物理学、化学、生物学など多くの分野で重要な研究手法となっています。

通常、レーザーは発光持続時間に基づいて連続レーザーとパルスレーザーに分類されます。パルス レーザーは、一連の短い間隔で光パルスを放射することで動作し、そのピーク出力は非常に高く、レーザー技術の継続的な発展に伴い、レーザーのパルス幅も常に縮小しています。 2001年、フェレンツ・クラウスの研究グループは、ガス高次高調波を利用してパルス幅650μsの単一光パルスを生成することに実験的に成功し、光パルス幅が初めてアト秒レベルに達し、その後もその幅のブレークスルーが続いている。例えば、私の国の西安光学機械研究所は、2021年現在、75個のアト秒光パルスの生成と測定結果を取得しました。

もう半分くらいは理解できたはずですが、アト秒光パルスは発光時間が非常に短い光パルスで、その幅は1未満です。 fs (フェムト秒、つまり 10 ～ 15 s)。

^{現時点で特筆すべきことは、アト秒パルスレーザーは主に不活性ガスに作用するフェムト秒レーザー(超高速・超強力レーザーとも呼ばれる)によって生成される高次高調波によって実現されているということです。アト秒光パルスにより、人々はアト秒レベルの超高時間分解能と原子スケールでの超高空間分解能を組み合わせて、原子から亜原子までの微細な世界での超高速プロセスの制御と理解を達成できるという夢を実現します。}

その巨大な潜在的応用価値を考慮して、米国、ヨーロッパ、日本などは、アト秒レーザー技術を今後 10 年間のレーザー科学の発展における最も重要な開発方向の 1 つとして挙げています。

アト秒光パルスが出現する前は、超短パルスレーザーを生成するための理論的基礎は常にアインシュタインのエネルギー準位遷移誘導放出でした。誘導放出理論によれば、束縛エネルギー準位にある電子は原子核の近くでしか移動できず、蓄積されるエネルギーは限られています。一般に、上下のエネルギー準位遷移によって放出される光子に対応する波長は可視光に近く、可視光の光学周期は一般に1fs以上であり、これを利用してさらに短いアト秒光パルスを生成するのは明らかに困難である。

現在、人々は原子や分子の超高速電子ダイナミクスを研究するために主にアト秒光パルスを使用しています.原子の物理現象は主に原子内の電子イオン化、多重電子オージェ崩壊、電子励起緩和です。 、など、分子の研究は主に分子の解離過程と制御、分子の振動や回転と超高速電子運動などの結合に焦点を当てています。

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