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让光成为奇迹工具(2)
http://www.100md.com 2018年12月1日 《百科知识》2018年第23期
     光学镊子出现之后,就可以在不接触被测物体的情况下,三维立体地观察极微小的物体。它们可能是没有生命的分子,也可能是构成生命基础的蛋白质和DNA,靠这项技术可以更深入地揭开生命的秘密。

    而啁啾脉冲放大技术并不仅仅用于制造高功率的激光,它对一束光先延展、再压缩的技术后来也发展出一项高速摄影技术。在微观世界里,很多事情的发生都是没法记录的。比如电子会以1/4光速运动,在某些过程中,到底是A先发生B才随之变化,还是反过来呢?以前,科学家只能根据现有理论猜测,但现在有了一项新技术,可以把含有信息的一串光在时间上延展,我们就有机会看到千万亿分之一秒发生了什么,千万亿分之二秒又发生了什么。所以啁啾脉冲技术会大幅拓展人类观察世界的时间尺度。从前看起来连成一片的模糊信号,今后可能就会观察到很清晰的波形以及其中的含义了。

    阿瑟·阿什金的研究历程

    1970年,阿什金已经可以做到用单束激光约束一个悬浮在水中的聚苯乙烯颗粒了。几年后,通过技术改进,他可以同时用两束激光约束指定的微粒沿某个方向运动。1986年,阿什金把激光和显微镜结合在一起,做出了三维立体操控的功能。这时新的问题产生了,因为受到高强度激光的影响,微粒会剧烈地振动,在宏观上表现为温度剧烈升高,而温度上升后,微粒结构也会因此而改变。这不是阿什金想要的,他希望被约束住的微粒依然能维持原来的状态,那么就需要在约束微粒的同时,想办法降低微粒的振动幅度。不久,阿什金在这方面取得了实质突破,光学镊子诞生了。这种光学镊子能用激光束夹起粒子、原子和分子。它还能夹起病毒、细菌及其他活细胞,并能让它们在被检查和处理时保持完好。阿什金的光学镊子为观察和控制生命的机械过程创造了全新的契机。

    三位获奖物理学家简介

    阿瑟·阿什金:96岁仍在忙新研究

    阿瑟·阿什金今年96岁了,他在接到瑞典皇家科学院的获奖通知电话时说,他暂时不能接受采访,因为他正在非常忙碌地进行一项最新的研究。

    阿瑟·阿什金曾在哥伦比亚大学读书,在那里,他作为技术人员为美国军方的雷达设备制造磁控管。从哥大毕业后,阿什金考入康奈尔大学攻读核子物理学,并最终获得博士学位。20世纪60年代,在第一台激光器发明之后,阿什金立即开始在纽约郊外的贝尔实验室试验这台新设备。他意识到激光可以作为利用光束移动微小粒子的一种完美工具。此后,他开始进行用激光操纵微粒的工作,这导致1986年光學镊子的发明。许多人称他为光镊子研究领域之父。阿什金于1992年从贝尔实验室退休,但他在自己的家庭实验室里依然活跃,那里配备了他漫长而富有成效的职业生涯中曾使用过的一些设备。他赢得了一长串的奖项和荣誉:他是美国光学学会、美国物理学会、美国电气与电子工程师协会和美国科学促进会的会员;2009年,他被授予光学协会荣誉会员;他拥有47项专利,并新申请了另外两项专利。

    热拉尔·穆鲁:喜欢在滑雪时思考科研问题

    热拉尔·穆鲁是法国电气工程和激光领域的先驱,他于1944年出生于法国阿尔贝维尔,1973年从巴黎大学获得博士学位,随后前往美国,在圣地亚哥州立大学从事博士后工作。1979~1988年,穆鲁担任罗彻斯特大学的教授,并在此期间完成了得奖成果:啁啾脉冲放大。穆鲁在接受采访时说,他喜欢在滑雪时思考问题,他常常去布里斯托尔山滑雪度假村滑雪,在运动过程中往往能够解决一些科研上想不通的问题。

    唐娜·斯特里克兰:第三位物理学奖女性得主

    唐娜·斯特里克兰是历史上第三位获得诺贝尔物理学奖的女性。斯特里克兰生于1959年。她在美国罗彻斯特大学获得博士学位,导师正是同样获得今年诺贝尔物理学奖的热拉尔·穆鲁教授。她和穆鲁教授在20多年前就开始研究“啁啾调频脉冲放大”,她回忆起第一次参观激光实验室时,认为激光的颜色就像圣诞树。她说:“研究激光的一部分乐趣就在于与五颜六色的激光一起玩耍。” (龙学锋)
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