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manbet手机版今年获奖的发明革新了激光物理学。manbet手机版非常小的物体和难以置信的快速进程现在以一种新的方式出现。manbet手机版不仅是物理学，化学、生物学和医学也获得了用于基础研究和实际应用的精密仪器。

manbet手机版亚瑟Ashkinmanbet手机版发明了光镊子，用它们的激光束手指抓取粒子、原子和分子。manbet手机版病毒、细菌和其他活细胞也可以保存起来，在不被损坏的情况下进行检查和操作。manbet手机版阿什金的光镊子为观察和控制生命机制创造了全新的机会。

manbet手机版杰拉德Mouroumanbet手机版而且manbet手机版唐娜·斯特里克兰manbet手机版为人类创造的最短、最强的激光脉冲铺平了道路。manbet手机版他们开发的技术开辟了新的研究领域，并带来了广泛的工业和医疗应用;manbet手机版例如，每年有数百万的眼部手术是用最锋利的激光束进行的

manbet手机版在光束中移动

manbet手机版阿瑟·阿什金有一个梦想:想象一下，如果光束能够发挥作用，并被用来移动物体。manbet手机版在开始于20世纪60年代中期的《星际迷航》系列中，牵引光束可以在不接触物体的情况下，被用来回收物体，甚至是太空中的小行星。manbet手机版当然，这听起来像纯粹的科幻小说。manbet手机版我们可以感觉到阳光携带着能量——我们在阳光下会感到热——尽管来自阳光的压力太小，我们甚至感觉不到一个微小的刺激。但它的力量是否足以推动极微小的粒子和原子?

manbet手机版1960年第一台激光器发明后，阿什金立即在纽约郊外的贝尔实验室用这种新仪器进行实验。manbet手机版在激光中，光波是连贯运动的，不像普通的白光，它的光束混合了彩虹的所有颜色，并向各个方向散射。

manbet手机版阿什金意识到，激光将是让光束移动小粒子的完美工具。manbet手机版他照亮了微米大小的透明球体，果不其然，他立刻让这些球体移动起来。manbet手机版与此同时，阿什金惊讶地发现，这些球体是如何被拉向光束中间的，也就是引力最强的地方。manbet手机版对此的解释是，无论激光束有多锋利，它的强度都会从中心向四周下降。manbet手机版因此，激光施加在粒子上的辐射压力也不同，将它们压向光束的中间，而光束将粒子固定在其中心。

manbet手机版为了使粒子保持在光束的方向上，阿什金添加了一个强透镜来聚焦激光。manbet手机版然后粒子被吸引到光强度最大的点。manbet手机版一个光阱诞生了;manbet手机版它后来被称为光镊子。

manbet手机版图1。manbet手机版阿什金创造了一个光阱，这就是众所周知的光镊。

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manbet手机版经过数年和多次挫折，单个原子也可能被困在陷阱中。manbet手机版有很多困难:一个是光镊需要更大的力才能抓住原子，另一个是原子的热振动。manbet手机版有必要找到一种方法来减慢原子的速度，把它们压缩到一个比句子末尾的句号更小的区域。manbet手机版1986年，当光镊子可以与其他方法结合起来阻止原子并捕获它们时，一切都就绪了。

manbet手机版当减慢原子速度本身成为一个研究领域时，亚瑟·阿什金发现了光镊子的一个全新用途——生物系统研究。manbet手机版是机缘把他引到那里去的。manbet手机版为了捕捉更小的粒子，他使用了小型花叶病毒的样本。manbet手机版在他碰巧把它们打开过夜之后，这些样品充满了到处移动的大粒子。manbet手机版通过显微镜，他发现这些粒子是细菌，它们不是自由游动的——当它们靠近激光束时，它们就会被困在光阱中。manbet手机版然而，他的绿色激光束杀死了细菌，所以更弱的激光束对细菌的存活是必要的。manbet手机版在不可见的红外光下，细菌没有受到伤害，并能够在陷阱中繁殖。

manbet手机版因此，阿什金的研究集中在大量不同的细菌、病毒和活细胞上。manbet手机版他甚至证明了在不破坏细胞膜的情况下可以进入细胞内部。

manbet手机版阿什金用他的光镊子开辟了一个全新的应用领域。manbet手机版一个重要的突破是能够研究分子马达的机械特性，分子马达是在细胞内执行重要工作的大分子。manbet手机版第一个用光学镊子详细绘制的是一种运动蛋白——动力蛋白，以及它沿着微管的阶梯形运动，微管是细胞骨架的一部分。

manbet手机版从科幻小说到实际应用

manbet手机版在过去的几年里，许多其他研究人员受到启发，采用阿什金的方法并进一步完善它们。manbet手机版如今，无数应用的发展都是由光镊驱动的，它使观察、转动、切割、推和拉成为可能，而无需接触被研究对象。manbet手机版因此，在许多实验室中，激光镊子是研究生物过程的标准设备，如单个蛋白质、分子马达、DNA或细胞内部生命。manbet手机版光学全息术是最新的发展之一，它可以同时使用数千个镊子，例如将健康血细胞从受感染血细胞中分离出来，这可能被广泛应用于对抗疟疾。

manbet手机版亚瑟·阿什金从未停止对他的光学镊子的发展感到惊讶，这是一个科幻小说，现在是我们的现实。manbet手机版今年诺贝尔奖的第二部分——超短超强激光脉冲的发明——也曾属于研究人员尚未实现的未来愿景。

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manbet手机版灵感来自一篇描述雷达及其长无线电波的科普文章。manbet手机版然而，将这一想法转移到更短的光波上是很困难的，无论是在理论上还是在实践中。manbet手机版1985年12月发表的一篇文章描述了这一突破，这是唐娜·斯特里克兰德的第一篇科学论文。manbet手机版她从加拿大搬到了美国的罗切斯特大学，在那里，她被激光物理学所吸引，被绿色和红色的光束像圣诞树一样照亮了实验室，尤其是被她的导师Gérard Mourou的愿景所吸引。manbet手机版其中一项已经实现——将短激光脉冲放大到前所未有的水平。

manbet手机版激光是通过连锁反应产生的，光的粒子，光子，产生更多的光子。manbet手机版它们可以以脉冲的形式发射。manbet手机版自从近60年前激光被发明以来，研究人员一直在努力制造更强的脉冲。manbet手机版然而，到1980年代中期，这条路已经走到了尽头。manbet手机版对于短脉冲，在不破坏放大材料的情况下增加光的强度已不再是实际可行的了。

manbet手机版斯特里克兰和莫鲁的新技术，被称为manbet手机版啁啾脉冲放大manbet手机版这位注册会计师既简单又优雅。manbet手机版取一个短激光脉冲，及时拉伸它，放大它，再把它挤在一起。manbet手机版当脉冲在时间上被拉伸时，它的峰值功率要低得多，因此它可以在不损坏放大器的情况下被大幅放大。manbet手机版然后脉冲在时间上被压缩，这意味着更多的光聚集在一个很小的空间区域内，然后脉冲的强度急剧增加。

manbet手机版思特里克兰德和莫鲁花了几年时间才把一切都成功地结合起来。manbet手机版像往常一样，大量的实际和概念细节造成了困难。manbet手机版例如，脉冲将使用一根新获得的2.5公里长的光纤电缆进行拉伸。manbet手机版但是一点光也没有出来——电缆在中间的某个地方断了。manbet手机版经过一番周折，1.4公里已经足够了。manbet手机版一个主要的挑战是同步设备的各个阶段，使梁拉伸器与压缩机相匹配。manbet手机版这个问题也解决了。1985年，思特里克兰德和莫鲁第一次证明了他们优美的设想在实践中也同样有效。

manbet手机版由Strickland和Mourou发明的cpa技术革新了激光物理学。manbet手机版它成为后来所有高强度激光器的标配，成为物理、化学和医学等全新领域和应用的门户。manbet手机版有史以来最短、最强的激光脉冲现在可以在实验室里制造出来。

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manbet手机版这些超短而强烈的脉冲是如何使用的?manbet手机版早期的一个应用领域是在不断变化的微观世界中分子和原子之间发生的事情的快速照明。manbet手机版事情发生得很快，如此之快，以至于在很长一段时间里，人们只能描述前后的变化。manbet手机版但是由于脉冲短至飞秒，即十亿分之一秒的百万分之一秒，人们就有可能看到以前看起来是瞬间发生的事件。

manbet手机版激光的超高强度也使它的光成为改变物质性质的工具:电绝缘体可以转化为导体，超锋利的激光束使在各种材料上极其精确地切割或钻孔成为可能——甚至在有生命的物质上也是如此。

manbet手机版例如，激光可以用来创建更有效的数据存储，因为存储不仅建立在材料的表面，而且在深入到存储介质的小孔中。manbet手机版该技术还被用于制造外科支架，一种微米大小的拉伸金属圆柱体，可以扩大和加强血管、尿路和身体内的其他通道。

manbet手机版还有无数的应用领域尚未被充分开发。manbet手机版每向前迈出一步，研究人员就能洞察新的世界，改变基础研究和实际应用。

manbet手机版近年来兴起的一个新的研究领域是阿秒物理学。manbet手机版小于100阿秒(1阿秒是十亿分之一秒的十亿分之一秒)的激光脉冲揭示了电子世界的戏剧性。manbet手机版电子是化学的主力;manbet手机版它们负责所有物质的光学和电学性质以及化学键。manbet手机版现在它们不仅可以观察到，而且还可以控制。

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manbet手机版这些新的激光技术的许多应用正在迫在眉睫——更快的电子设备，更有效的太阳能电池，更好的催化剂，更强大的加速器，新的能源，或设计的药物。manbet手机版难怪激光物理领域竞争激烈。

manbet手机版Donna Strickland现在在加拿大继续她的研究事业，而Gérard Mourou，已经返回法国，在其他项目中参与了一个泛欧洲的激光技术倡议。manbet手机版他发起并领导了极轻基础设施(ELI)的早期开发。manbet手机版捷克共和国、匈牙利和罗马尼亚的三个地点将在几年内完工。manbet手机版计划的峰值功率为10佩瓦，相当于10亿只灯泡发出的令人难以置信的短暂闪光。

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manbet手机版科学编辑manbet手机版: Olga Botner, Gunnar Ingelman, Anders Irbäck和Mats Larsson，诺贝尔物理学委员会
manbet手机版文本manbet手机版:乔安娜玫瑰
manbet手机版翻译manbet手机版克莱尔:巴
manbet手机版插图manbet手机版:©Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院
manbet手机版编辑器manbet手机版:莎拉Gustavsson

manbet手机版©瑞典皇家科学院