18年諾貝爾物理學獎獲得者Arthur Ashkin 去世

美國科學家，2018年諾貝爾物理學獎獲得者Arthur Ashkin 近日逝世，享年98歲。

Arthur Ashkin 1947年在哥倫比亞大學獲得物理學學士學位，1952年在康奈爾大學獲得核物理博士學位。20世紀60年代後期，他開始用雷射操縱微粒，1986年發明了「光鑷」。

Ashkin 被稱作是雷射輻射壓力之父，獲得了許多該領域的「第一」：他第一個觀察到原子上的光學梯度力、第一個對原子進行雷射冷卻、第一個觀察原子光學俘獲。基於這些研究，Ashkin 將這項工作擴展到捕獲和操縱細菌，病毒和細胞等生物材料。Ashkin利用「光鑷」探索細胞內部，操縱其內部結構，並為理解人體正常和患病狀態的新方法奠定基礎。

2018年，瑞典皇家科學院因其「光鑷及其在生物系統中的應用」 將諾貝爾物理學獎一半授予Arthur Ashkin，另一半授予Gérard Mourou 和Donna Strickland 。據悉，Arthur Ashkin還打破了諾貝爾獎獲得者最高年齡的紀錄。

2018年10月2日，瑞典皇家科學院宣布了物理學諾貝爾將，由美國物理學家阿瑟·阿什金（Arthur Ashkin）、法國物理學家傑哈·莫羅（Gérard Mourou）和加拿大物理學家唐娜·斯崔克蘭（Donna Strickland）獲得。

2018年的諾貝爾發明獎得主革新了雷射物理學。極小的物體和極快的進程現在以一種新的方式出現。先進的尖端精密儀器正探尋著還未經探索的研究領域，並開闢著它在工業與醫療上的多種應用。

○ 圖一

Arthur Ashkin發明了一種光學鑷子，它能利用雷射束手指來捕捉粒子、原子、病毒和其他活細胞。這個新的工具讓Ashkin實現了一個科幻小說中的古老的科學夢想——利用光的輻射壓力來移動真實存在的物體（圖二）。他成功地用雷射將微小的粒子向雷射束的中心推進，並讓它們維持在那個位置上。光學鑷子被成功發明。

○ 圖二

Ashkin在1987年取得重大突破，他用在不傷害活細菌的情況下成功地用光學鑷子對活細菌進行了捕獲。他立即著手研究的生物系統和光學鑷子，現已被廣泛用於生命機理的研究之中。

○ 圖三：光鑷子使運用光來觀察、轉動、切割以及推拉成為可能。在許多實驗室，雷射鑷子被用來研究生物過程，如蛋白質、分子馬達、DNA或細胞內部的生命。

Gérard Mourou和Donna Strickland為人類創造出最短且最強的雷射脈衝鋪平了道路（圖四）。1985年，他們發表了一篇革命性的論文，這篇論文是Strickland的博士論文的基石。

○ 圖四：Mourou and Strickland發展的技術叫做啁啾脈衝放大（CPA）。

他們採用了一種巧妙的方法，在不破壞被增強型材料的情況下，成功地製造出超短、高強度雷射脈衝。首先，他們從時間上對雷射脈衝進行拉伸，以減小其峰值的功率，然後對其進行放大，最後再對它們進行壓縮。如果脈衝在時間上被壓縮並變得更短，那麼更多的光就會聚集在同一個微小空間中——脈衝的強度就會急劇增加。

○ 圖五：鋒利的雷射束使得在各種材料上精確地切割或鑽孔成為可能。

Strickland和Mourou新發明的技術名為啁啾脈衝放大（CPA），很快便成為後來的高強度雷射的標準。它的用途包括每年有數百萬人用最鋒利的雷射束進行的視力矯正手術。

它應用前景是無比巨大的，還有著無數的應用領域未被完全開發出來。

消息來源：OSA、nobelprize、 中國粉體網編輯整理