北京時間火曜日の夜、スウェーデン王立科学アカデミーは記者会見を開き、2023年のノーベル物理学賞がオハイオ州立大学に授与されると発表した。ピエール・アゴスティーニ、マックス・プランク量子光学研究所およびミュンヘン大学フェレンツ・クラウスとルンド大学（スウェーデン）アンヌ・ルイリエ、3 人の科学者、アト秒パルス光への貢献を表彰。


(出典: スウェーデン王立科学アカデミー)

賞が授与される前、業界は一般に、アト秒物理学が今年の注目のテーマになると予想していました。 「ノーベル賞風見鶏」として、昨年のウルフ物理学賞は、「超高速レーザー科学とアト秒物理学への先駆的な貢献」により、オタワ大学のフェレンツ・クラウジウス氏、アンヌ・ルイリエ氏、ポール・コルクム教授にも授与された。

ルイリエは言及する価値があります。ノーベル物理学賞史上5人目の女性科学者である彼女は、火曜日に組織委員会から受賞を知らせるために電話をかけられた際、学校で講義中であったため何度も電話を押し切ったという。

私たちがよく知っている秒と同様、アト秒も時間の単位であり、10⁻¹⁸ 秒 (0.000000000000000001 秒) として測定され、スパンがいかに短いかを示すのに十分です。ノーベル賞関係者は次のように述べた。3人の科学者は、電子が移動したりエネルギーが変化したりする急速なプロセス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た。電子は非常に速く移動するため、かつては「追跡不可能な動き」と考えられていました。アト秒物理学はこの不可能性を打ち破ります。


（出典：中国科学院物理研究所、「中国光学」WeChat公式アカウント）

それはすべてから始まりますそれは 1987 年にアンヌ ルイリエが赤外線レーザー光が希ガスを通過すると、さまざまな光の倍音が生成されることを発見したことに始まりました。これらはレーザーとガス中の原子との相互作用によって引き起こされ、一部の電子に追加のエネルギーが与えられ、それが光として放出されます。その後もルイリエはこの現象の調査を続け、その後の画期的な進歩の基礎を築きました。

2001 年、ピエール アゴスティーニは一連の連続光パルスの生成と研究に成功しました。各パルスの持続時間はわずか 250 アト秒です。同時に、フェレンツ・クラウジウスは、別のタイプの実験で、分離に成功しました。単一の光パルスは 650 アト秒持続することができ、光パルス幅はアト秒レベルに達します。これらの科学者の努力により、人類はさまざまな物理的、化学的、生物学的プロセスを非常に短い時間スケールで研究できるようになり、医学や工業製造などの分野で潜在的な価値が示されてきました。


（実験装置の概要、出典：ノーベル賞組織委員会）

ノーベル物理学賞選考委員会委員長のエヴァ・オルソン氏は次のようにコメントした。今、私たちは電子世界への扉を開くことができます。アト秒物理学は、電子が支配するメカニズムを理解する機会を与えてくれます。次のステップは、それらを活用することです。 」

「電子の動きを写真に撮る」アト秒物理学

超短光パルスの役割を説明するとき、科学者がよく使う例は「カメラのシャッター」です。大きさの異なるパルスがまさに「シャッターを押す速さ」です。 1980年代、人類はパルスレーザーの幅をフェムト秒の領域に押し上げ、そのロックを解除できるようにしました。分子や原子の運動を観察し、アト秒レーザーで人間が観察できるようにする分子や原子の中の電子の動き。

アメリカ物理学会会長でシカゴ大学教授のボブ・ロズナー氏は次のように説明した。家を建てるのと同じように、基礎、壁、屋根が徐々に建てられていくのが観察できますが、分子の集合にもこの順序があります。アト秒レーザーを使用すると、分子集合の過程を観察することができます。

実用分野においても、アト秒レーザーは多くの分野で優れた応用価値を持っています。例えば医療用画像ではより高い解像度を示すことができ、投資家に馴染みの深い「フェムト秒（視力矯正）手術」も切断精度のさらなる向上が期待されている。また、光学材料や半導体などの分野でも大きな可能性を秘めています。アト秒物理学は電子の動きを研究するものなので、この技術を使えば世の中のあらゆるものをより高いレベルに動かすことができると言えます。


（アト秒レーザーの一部分野への応用の可能性）

物理学賞は今年2つ目のノーベル賞でもある。今年のノーベル化学賞は明日の同時刻に授与される。