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让光成为奇迹工具
——解读2018年诺贝尔物理学奖成果
发布时间:2018-10-10 来源: 【字号:  

  随着人类的研发和技术应用走入更高阶段,我们往往要不断地“钻牛角尖”,比如在实验室中观测并分析极其微小的病毒、分毫不差地在眼球上进行微创手术等。要实现这些难度极高的操作,我们需要驾驭光,让光成为奇迹工具。

  美国皇家赌场阿瑟·阿什金、法国皇家赌场热拉尔·穆鲁以及加拿大皇家赌场唐娜·斯特里克兰正是通过开创性发明和研究为我们提供了这方面的强大工具。他们2日共同获得2018年诺贝尔物理学奖。

  阿什金发明了一种光镊工具,它能够用一束高度汇聚的激光形成三维势阱来捕获、操纵极其微小的粒子,也就是说,让激光将小粒子推向光束中心,并将它们固定在那里,从而更好地操纵它们。1987年,阿什金在这方面取得了实质突破。他在不伤害活细菌的情况下,成功用光镊捕获了它们。

  瑞典皇家科学院院士埃娃·林德罗特接受新华社采访时说:“有了这种光镊,我们能够抓取分子,把它们移动到你想要的地方,并对它们展开操作,这是非常实用的工具,事实上我们也经常使用它。”

  有了通过驾驭光而形成的新工具,人们可以操纵和移动原子、病毒和其他活细胞。阿什金的发明让科研人员有机会在不破坏细胞膜的前提下,深入分析细胞内发挥关键作用的分子马达,探讨其中的运作机制。如今在许多生物实验室中,光镊已经是标配的设备。

  穆鲁和斯特里克兰发明了一种叫作“啁啾脉冲放大”的技术,简单解释就是,将短激光脉冲适时拉伸以减少峰值功率,然后放大它,并最终把它彻底压缩,这能让更多的光被压缩在一个极小空间内,从而大幅提高脉冲的强度。

  他们的新技术为科研和一些产业发展提供了全新视角,在物理、化学以及医学等领域都得到应用。科研人员有机会一窥微观且快速变化中的分子和原子世界中发生了什么。超强的激光束能够精准地在不同材料上实现切割和钻孔。

  林德罗特说,“这项研究涉及如何让激光变得更强,有了强大的激光我们可以做很多实际的事情,比如精准、低成本地为粒子加速,强激光带来的短脉冲又可以帮助我们以简单且尽可能不损伤眼球的方式来矫正视力。”

(责任编辑:程博)
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