一些物理过程在一眨眼间发生，而另一些则在光子眨眼的时间内发生。今年的诺贝尔物理学奖授予了美国俄亥俄州立大学的皮埃尔·阿戈斯蒂尼、德国Quantum Optics研究所的费伦茨·克劳斯和瑞典隆德大学的安妮·勒伊耶，以表彰他们在发展超快激光脉冲领域所做的贡献。勒伊耶是有史以来第五位获得诺贝尔物理学奖的女性。

这些脉冲的时间尺度为阿秒，相当于一秒钟的十亿分之一。这个时间段如此之短，以至于一秒钟内有多少阿秒，就等于宇宙历史上有多少秒。今年的奖项是“为了产生用于研究物质中电子动力学的阿秒光脉冲的实验方法”而颁发的。

诺贝尔物理学委员会主席伊娃·奥尔松在今天的新闻发布会上说：“阿秒科学使我们能够探讨基本问题。”在原子层面上，电子和核的运动通常在阿秒内发生。19世纪末，早期摄影师使用相机来确定马在疾驰时是否将蹄子全部离开地面——这个过程对于人眼来说太快了，无法辨别。今天的研究人员希望通过使用超快激光来在阿秒时间尺度下获得对原本模糊不清的原子过程的更清晰视图，从而实现类似的目标。

但要生成极短脉冲的光并不容易。多年来，光脉冲一直停留在飞秒的领域（一飞秒等于1000阿秒）。这足以解析化学反应中的分子，这项成就赢得了1999年的诺贝尔化学奖，但不足以观察更快速电子的运动。

勒伊耶在1987年突破了一些障碍，当时她发现将红外激光穿过惰性气体（如氩气）会导致发射光的频率出现平台。在2000年代初期，阿戈斯蒂创造了多个250阿秒长的光脉冲，而克劳斯则独立工作，生成了单一的650阿秒长的光脉冲。有了阿戈斯蒂、克劳斯和勒伊耶开发的新型探测器，研究人员现在可以生成仅仅几十阿秒的激光脉冲。对这些技术的进一步改进以生成更短的脉冲有望加深科学家对电子动力学的理解，并有可能在医学诊断以及新型半导体的开发方面取得突破。

与往常一样，这一奖项对获奖者来说是一个惊喜。当勒伊耶得知消息时，她正在上课，错过了来自斯德哥尔摩的前几个电话。在接听电话后，她回到课堂，继续教学，没有告诉学生任何事情。在奖项宣布时，她通过电话告诉瑞典皇家科学院秘书长汉斯·埃勒格伦说：“教学对我来说非常非常重要。”

2023年诺贝尔物理学奖授予了三位科学家，他们开创了一种使用激光技术来理解电子极快速运动的方法，这被认为是不可能追踪的。这些科学家分别是皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·勒伊耶，他们“展示了一种可以用来测量电子在原子或分子内快速运动或改变能量过程的极短光脉冲的方法”，瑞典皇家科学院在宣布奖项时表示。

这个学术机构赞扬这些获奖者为人类探索原子和分子内电子运动提供了新的工具，这个现象曾被认为是不可能追踪的。电子在原子和分子内的变化如此之快，以至于它们被以阿秒计量——这是一个几乎无法理解的极短时间单位。委员会解释说：“阿秒相当于一秒钟的十亿分之一，就像一秒钟相对于宇宙诞生的时间一样。”

“他们能够以某种方式提供一种照明工具，允许我们观察分子的组装方式：事物如何聚集在一起形成分子，”美国物理学会主席、芝加哥大学教授鲍勃·罗斯纳告诉CNN。但罗斯纳说，这些运动“发生得如此之快，以至于通常我们不知道它们实际上是如何发生的，或者事件的顺序是什么。”但获奖者的工作意味着科学家现在可以观察这些运动是如何发生的。

这三位获奖者使用精密激光器产生超短脉冲光。在瑞典隆德大学担任教授的勒伊耶在20世纪80年代开始的实验中，发现了激光光与气体中的原子相互作用的新效应。而在俄亥俄州立大学担任教授的阿戈斯蒂尼和在德国Quantum Optics研究所担任主任的克劳斯随后证明了这种效应可以用来生成比以前更短的光脉冲。

勒伊耶是自1901年设立奖项以来获得诺贝尔物理学奖的第五位女性，她表示，在今天上课时得知自己获奖的消息，只在第三次或第四次接到电话时接听。她在消息传来后继续讲课，她形容那半小时是“有点困难的”。

这个技术不允许科学家直接看到电子，但类似于快闪光灯，可以用于成像迅速运动的物体，以测量亚原子粒子的不同属性，亚原子粒子携带着电荷。

美国物理学会首席执行官迈克尔·莫洛尼表示，这一发现“为我们的宇宙打开了一个全新的窗口”。

“你可以将一个非常短的脉冲发送到物质中，一个非常非常短的脉冲，然后是一个接一个的脉冲。这使得你可以看到电子在分子之间和分子内是如何移动和电荷是如何在它们之间移动的，真正理解所有化学和物理反应的基础。”

“这是物理学和科学的又一个变革时刻，这三位物理学家的工作打开了一扇全新的探索宇宙的大门，”莫洛尼补充说。皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·勒伊耶因创造出极短光脉冲，可以快速捕捉原子内部的变化而获得2023年诺贝尔物理学奖。这一技术有望提高疾病检测的准确性。

授奖学院表示，他们的研究为人类提供了探索原子和分子内电子运动的新工具，这是长期以来被认为不可能追踪的现象。电子在原子和分子内的变化发生在数十阿秒内，这是一个非常短的时间单位，一秒钟内有多少阿秒，就等于宇宙诞生以来有多少秒。

“产生阿秒光脉冲的能力已经打开了一个微小、极其微小的时间尺度，它也为电子世界打开了大门，”诺贝尔物理学奖评选委员会成员伊娃·奥尔松说道。

这些发现在许多不同领域都有潜在应用。在电子学领域，了解和控制电子在材料中的行为非常重要。

该领域还在医学方面具有潜力，可以用于检测血样中疾病的特征分子痕迹，授奖学院表示。

生于匈牙利的克劳斯，他的团队在2000年代初首次产生了超快脉冲，将阿秒物理学类比为快门相机，短暂的光闪光让人们能够冻结微观世界中的画面。

“就像你试图用快速相机拍摄一辆F1赛车一样，例如当它通过终点线时。你需要一台相机来拍摄清晰的快照并重构运动，”他在德国Quantum Optics研究所说，他是该研究所的主任。

“这正是我们用于自然界最快运动的概念，除了原子核外，即电子的运动。”

阿戈斯蒂尼和他在法国的团队成功产生和研究了一系列连续的光脉冲，类似于一列有车厢的火车。这些实验都显示了阿秒光脉冲可以被观察和测量，并可以用于新的实验。

物理学奖是本周第二个获奖的诺贝尔奖项，此前匈牙利科学家卡塔琳·卡里科和美国同事德鲁·韦斯曼因为他们在mRNA分子研究方面的发现获得了医学奖。

由炸药发明家和商人阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱创建的诺贝尔奖项，旨在表彰科学、文学和和平等领域的成就，自1901年以来一直颁发，中间有一些中断，成为科学家们无论何时都可以获得的最高荣誉。

物理学奖经常成为焦点，赢家如阿尔伯特·爱因斯坦等人，以及那些从根本上改变了我们看待世界的科学奖项。