皮埃尔·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)
皮埃尔·阿戈斯蒂尼是法裔美国实验物理学家，因发明了用于表征阿秒光脉冲的 RABBITT（通过双光子跃迁干涉重建阿秒跳动）技术而闻名。1968年获法国艾克斯-马赛大学博士学位，现任美国哥伦布俄亥俄州立大学教授。他曾获得荷兰FOM颁发的Joop Los 奖，2007年获得OSA的William F. Meggers奖，2008年当选为OSA院士。
费伦茨·克劳斯(Ferenc Krausz)
费伦茨·克劳斯是匈牙利-奧地利物理学家。德国加兴马克斯普朗克量子光学研究所所长、路德维希马克西米利安慕尼黑大学教授。1962 年出生于匈牙利。1991年获得奥地利维也纳科技大学博士学位。2000年代早期，他的研究组产生了第一个阿秒脉冲，证明了脉冲时长在阿秒量级，并用来对原子尺度上的电子运动做了实时观测。
安妮·勒伊耶(Anne L'Huillier)
安妮·勒伊耶是法国物理学家，瑞典隆德大学教授。1958 年出生于法国巴黎。1986年获得法国巴黎皮埃尔和玛丽居里大学博士学位。她领导着一个阿秒物理小组，该小组实时研究电子的运动，用于了解原子水平上的化学反应。2003年，她和她的团队以170阿秒的最小激光脉冲打破了世界纪录。
获奖成果
Experiments with light capture the shortest of moments
The three Nobel Laureates in Physics 2023 are being recognised for their experiments, which have given humanity new tools for exploring the world of electrons inside atoms and molecules. Pierre Agostini, Ferenc Krausz and Anne L’Huillier have demonstrated a way to create extremely short pulses of light that can be used to measure the rapid processes in which electrons move or change energy.
Fast-moving events flow into each other when perceived by humans, just like a film that consists of still images is perceived as continual movement. If we want to investigate really brief events, we need special technology. In the world of electrons, changes occur in a few tenths of an attosecond – an attosecond is so short that there are as many in one second as there have been seconds since the birth of the universe.
The laureates’ experiments have produced pulses of light so short that they are measured in attoseconds, thus demonstrating that these pulses can be used to provide images of processes inside atoms and molecules.
In 1987, Anne L’Huillier discovered that many different overtones of light arose when she transmitted infrared laser light through a noble gas. Each overtone is a light wave with a given number of cycles for each cycle in the laser light. They are caused by the laser light interacting with atoms in the gas; it gives some electrons extra energy that is then emitted as light. Anne L’Huillier has continued to explore this phenomenon, laying the ground for subsequent breakthroughs.
In 2001, Pierre Agostini succeeded in producing and investigating a series of consecutive light pulses, in which each pulse lasted just 250 attoseconds. At the same time, Ferenc Krausz was working with another type of experiment, one that made it possible to isolate a single light pulse that lasted 650 attoseconds.
The laureates’ contributions have enabled the investigation of processes that are so rapid they were previously impossible to follow.
“We can now open the door to the world of electrons. Attosecond physics gives us the opportunity to understand mechanisms that are governed by electrons. The next step will be utilising them,” says Eva Olsson, Chair of the Nobel Committee for Physics.
There are potential applications in many different areas. In electronics, for example, it is important to understand and control how electrons behave in a material. Attosecond pulses can also be used to identify different molecules, such as in medical diagnostics.
【什么是阿秒光脉冲】
阿秒光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，其脉冲宽度小于1fs。为了更好地认识阿秒光脉冲，我们需要了解激光的产生和发展过程。
激光是一种具有发射方向单一、强度极高且相干性好等特点新型光源。激光的英文名为laser，即是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，字面意思为受激辐射对光进行放大。中国物理学家钱学森取其意将其命名为“激光”。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。
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产生激光但输出的功率较低。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。从20世纪激光诞生开始到其后的80年代，脉冲激光的单个脉冲时间可以达到皮秒量级。随着激光技术的不断发展，激光的脉冲宽度也在不断缩小。1981年，贝尔实验室的福克等人采用锁模技术将脉冲激光的脉冲宽度缩小到小于100 fs。2001年，奥地利维也纳技术大学的克劳茨研究组在实验上成功地利用气体高次谐波产生了脉宽为650 as的单个光脉冲，使光脉冲宽度达到阿秒量级。
超短的光脉冲有助于提高人们观察微观粒子高速运动的时间分辨率，就像高速相机允许人们记录如爆炸的气球或高速的子弹等更快的事件一样。飞秒激光的出现使人类第一次在原子和分子层面上观察到超快运动过程。我们这个世界的物质大都是由分子和原子组成，它们都在不停地飞速运动着，这是微观物质的一个非常重要的基本属性。飞秒激光可以让人们把化学反应过程拍成“电影”并对整个过程进行研究。而化学反应的本质是原子与分子中电子的运动。为了更加深入地观察电子的运动以及对其进行控制，飞秒激光所能够达到的时间分辨尺度以及对应的空间分辨尺度 (100nm) 显然是不能满足条件的。而现在实验上所能获得的阿秒光脉冲的脉冲宽度已经能够达到甚至短于电子在原子中的运动周期。阿秒光脉冲这种超短的时间分辨能力已经为基于研究电子运动的阿秒科学打开了大门。
【阿秒光脉冲的研究背景】
1987年前后，美国和法国科学家各自独立发现，当利用具有一定能量的皮秒激光脉冲与气体相互作用时，会产生驱动激光频率奇次倍的一系列谐波，这一现象被称之为高次谐波 (High Harmonic Generation, HHG)。
高次谐波的基本性质可以用半经典的三步模型理论来解释，如图1所示：首先在超快激光场的作用下，电子通过被强激光场压低的势垒隧穿电离离开原子；然后电子在光场中被进一步加速；最后部分电子被反向推回母核并与母核复合，释放波长覆盖从极紫外至软X射线辐射的范围的高次谐波光子。
图1 高次谐波产生的半经典三步模型示意图
高次谐波现象被发现后不久，即被理论预言将可支持阿秒脉冲。高次谐波在驱动光的每个光学周期（典型的800 nm激光的光学周期为2.67 fs）中产生两次，因此高次谐波在时域上表现为脉冲宽度远小于半个光周期且间隔为半个光周期的阿秒脉冲串。
但直至2001年，人们才基于高次谐波分别在实验中测量到阿秒脉冲串及从脉冲串中提取出的孤立阿秒脉冲，脉冲宽度在百阿秒量级，是人类所能获得并操控的最短时间尺度。目前国际上已有多个研究组产生并实现了阿秒脉冲的测量。
2017年，美国及瑞士的研究小组采用1.8 μm波长的红外飞秒激光作为驱动光源，先后报道了53 as 及43 as 的最短脉冲世界纪录。
国际上对阿秒脉冲的先驱性研究及其展现出的广阔的应用前景，也刺激了国内对阿秒脉冲相关研究的进展。
中国科学院物理研究所魏志义等人于2013年报道了160 as孤立阿秒脉冲的测量结果，并在2018年报道了结合阿秒光源与多种测量终端，开展跨学科的超快时间分辨测量用户装置的建设计划。
2020年，华中科技大学，国防科技大学和中国科学院西安光学精密机械研究所相继实现了孤立阿秒脉冲的测量。
【阿秒时代】
孤立阿秒光脉冲的产生，为阿秒激光的实际应用打开了新的大门，标志着超快研究阿秒时代的来临。由于其重要意义，次年的Nature及Science杂志都将其评为当年的10大科学进展之一。
人类对于极限的追求从未止步过，随着阿秒脉冲的成功测量，不仅激发了人们对于产生更短阿秒脉冲的热情和兴趣，也催生了许多新的应用研究。
在玻耳的原子模型里，电子绕原子核一周的时间为152as，这是人们此前从未能够测量的微观世界。尽管利用飞秒脉冲实现了对分子结构的动力学追踪，但是对于捕捉发生在阿秒时间尺度的电子运动，却是全新的课题。
由于核外电子的运动决定着物质的特性，因此对于电子的动力学测量和控制，成为涉及多个学科的重要内容，随后有关光电效应、凝聚态物理中电子的跃迁、瞬态超导、阿秒磁学等相关应用研究层出不穷。
在阿秒产生方面，也相继出现了偏振选通、双色场选通、阿秒灯塔、长波驱动等产生技术，孤立阿秒脉冲的脉宽也从最初的650as推进到了目前43as的世界纪录。
高次谐波作为阿秒脉冲的孪生体，或物理过程的另一个方面，随着阿秒脉冲的发展也得到了进一步的发展和重视，无论在脉冲能量、还是在截止波长与重复频率等方面，近10年来都取得了重要进展，如日本理化研究所绿川与高桥的研究组采用太瓦级的飞秒激光驱动气体高次谐波，得到了单脉冲能量微焦耳量级的高次谐波；美国科罗拉多大学 Margaret M Murnane 和 Henry C Kapteyn 夫妇教授的研究组与维也纳技术大学 Andrius Baltuska 教授的研究组合作，采用3.9μm波长的飞秒放大激光作为驱动光源，得到了截止频率1.6keV、对应谐波级次5500阶的HHG。
这些工作进展不仅本身具有很多重要的应用，也为未来产生脉宽更短、截止频率更高、脉冲能量更强的阿秒脉冲提供了有益的探索和发展基础。此外最近发展起来的固体高次谐波技术，在研究表征材料的特性、揭示相应的物理机制、提供新的阿秒产生技术方面也表现出重要的创新潜力，值得科学家们重视。
正是由于高次谐波与阿秒脉冲不断带来的科学应用和技术进展，Anne L’Huiller、Paul Corkum、Ferenc Krausz三人获得了2022年的沃尔夫物理奖。
阿秒激光的发展，可以说集成了激光科学最激动人心的故事，由于其潜在的重要应用，早在2006年，就在G.Mourou等人的建议下，欧盟确定了在匈牙利建设以阿秒激光为主体的大科学设施计划ELI-ALPS，目前已初步建成并开放使用。实际上阿秒激光不断创造最短脉冲世界纪录的演化发展，是建立在克尔透镜锁模（KLM）、啁啾脉冲放大（CPA）、参量啁啾脉冲放大（OPCPA）、载波包络相位（CEP）锁定及HHG等技术之上的。尽管由于篇幅所限，有些重要的技术原理和精彩故事未能一一提及，但毫不影响这些技术的的重要程度，在目前广泛使用的超快激光产品中，人们会注意到这些技术的核心作用。那么高次谐波与阿秒脉冲作为孪生的兄弟，毫无疑问值得诺贝尔奖。
近5年诺贝尔物理学奖得主名单
2022年，诺贝尔物理学奖被授予科学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)，约翰·弗朗西斯·克劳泽(John F. Clauser)和安东·塞林格(Anton Zeilinger)，以表彰他们为纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创性的量子信息科学所作出的贡献。
2021年，美国普林斯顿大学的真锅淑郎（Syukuro Manabe）和德国马克斯·普朗克气象研究所的克劳斯·哈塞尔曼（Klaus Hasselmann）因“物理模拟地球气候，量化变化和可靠地预测全球变暖”而共同分享一半奖金。另一半奖金由意大利罗马大学乔治·帕里西（Giorgio Parisi）获得，理由是“发现从原子到行星尺度的物理系统的无序和波动的相互作用”。
2020年，英国物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）因为发现黑洞形成是对广义相对论的可靠预测，独享一半奖金；美国国家科学院院士莱恩哈德·根策尔（Reinhard Genzel）和美国天文学家安德烈娅·盖兹(Andrea Ghez) 因为发现银河系中央存在超大质量的致密物体，共享2020年诺贝尔物理学奖的另一半奖金。
2019年，美国普林斯顿大学名誉教授詹姆斯·皮波斯（James Peebles）因“在物理宇宙学上的理论发现”独享一半奖金，瑞士日内瓦大学教授米歇尔·马约尔（Michel Mayor）和迪迪埃·奎罗兹（Didier Queloz）因“发现一颗环绕类太阳恒星的系外行星”共享另一半奖金。
2018年，美国科学家亚瑟·阿斯金（Arthur Ashkin）、法国科学家杰哈·莫罗（Gerard Mourou）和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）获奖，理由是“在激光物理领域的突破性发明”。
诺奖小知识
截至2022年，诺贝尔物理学奖共颁发了116次，没有颁发的六年分别是1916、1931、1934、1940、1941和1942年。
从1901年至2022年，共222人次获奖，实际获奖个人为221人，因为美国物理学家John Bardeen于1956年和1972年两次获奖。
116次颁奖中，47次为单独获奖者，32次为2人共享，37次为3人共享。
最年轻的获奖者是英国物理学家Lawrence Bragg，1915年因“用X射线对晶体结构的分析所作的贡献”与父亲一起获奖，时年25岁。
最年长的获奖者是美国物理学家Arthur Ashkin，2018年因“在激光物理学领域所作出的开创性发明”获奖，时年96岁。
221位诺贝尔物理学奖得主中，有4位女性。分别是1903年的居里夫人（居里夫人另外还获得1911年的化学奖）、1963年的Maria Goeppert-Mayer、2018年的Donna Strickland，以及2020年的Andrea Ghez。
（来源：诺贝尔奖官网、中国激光杂志社、知识分子、返朴等）