4月18号周六上午，复旦大学附属中学徐汇分校师生走进复旦大学相辉堂，第十四期“浦江科学大师讲坛”在这里举行行。诺贝尔物理学奖得主、瑞典隆德大学教授、瑞典皇家科学院院士安妮·吕利耶（Anne L'Huillier），以“阿秒脉冲的探索之旅”为题，与上海市高校及中学师生代表面对面畅谈。这是她第一次到访中国。

 

图：复旦附中徐汇分校师生组

 

 

     2023年，她与皮埃尔·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）和费伦茨·克劳斯（Ferenc Krausz）共同荣获诺贝尔物理学奖，以表彰他们“为研究物质中电子动力学而开发出产生阿秒光脉冲的实验方法”。这项开创性发现推动了超快激光科学和阿秒物理的进步，让人们得以对微观世界的原子、分子和固体中的电子运动开展观测并成像。

 

发明超快“相机”，捕捉电子的舞蹈

    微观粒子的运动极快。氢原子电子绕核一周仅约150阿秒。1阿秒有多短？吕利耶打比方：1阿秒之于1秒，相当于1秒之于整个宇宙的年龄（约140亿年）。要看清电子运动，需要阿秒级的超快“照相机”——阿秒激光脉冲就是这样的闪光灯。

    上世纪80年代末，吕利耶在实验中意外发现：用红外激光照射气体，气体发出“光的泛音”（极紫外光），这些泛音叠加形成一连串阿秒级短闪光。这就是“高次谐波”现象。她展示了“三步模型”：强激光场中，电子从原子被“拽出”、加速、撞回原子核，每次回撞产生一个阿秒光脉冲。这一发现让科学家逐步创造出梦寐以求的“超高速相机”。如今实验室已可获得脉宽接近20阿秒的光脉冲。

吕利耶说：“通过阿秒光脉冲，我们得以看见并认识微观世界。”但她强调，从观察到理解再到改造，仍是漫长过程。

 

阿秒级光脉冲：开启微观世界新纪元

     在阿秒脉冲出现前，观测极限停留在飞秒（10?¹?秒）尺度。飞秒激光曾让科学家“拍摄”化学反应中原子核的运动，掀起第一次“超快革命”。但电子运动比原子核快千倍，需要阿秒级分辨率。阿秒激光脉冲的诞生是一场更深刻的“超快革命”。它使光电效应中电子的“瞬时”发射变成可测量的课题——实验证实电子逸出存在几十至几百阿秒的延迟。

     吕利耶指出：“阿秒脉冲就像超级相机，能观测电子运动。”它不仅是工具升级，更让人类从被动观察迈向主动控制。如今阿秒科学已应用于物理（高温超导、量子材料）、化学与生物医学（电荷转移、DNA辐射损伤）、工业（半导体无损检测）等领域。

 

“不断学到新的东西，是我前进的动力”

    从法国原子能委员会到隆德大学，吕利耶的科研轨迹坚实而丰富。“不断学到新的东西，是我前进的动力。”获奖那天，她正在给一百多名学生上课，没有中断教学，“这些学生也成为我获奖经历的一部分。”她认为教学占据工作一半以上，能激发下一代科学热情。

    她特别分享：实验结果与理论不一致并非失败，反而可能是新入口。“1987年我们本想要荧光反应，却意外发现高次谐波。理论和实验同样重要，要互相结合。”

    当观众问及未来十年阿秒技术的影响，吕利耶表示：已有化学、物理和工业应用案例，但大规模推广“还需要时间和更多观察”。

 

图：吕利耶教授在现场

 

现场回响

    结束后，有同学激动地说：“以前觉得诺贝尔奖离我很远，但听到吕利耶教授说‘不断学到新东西是前进的动力’，还坚持给学生上课，我特别感动。原来伟大的科学家也和我们一样，从一次意外的实验开始，一步步走到今天。这让我对物理有了全新的向往。”

    这场论坛让人感受到：阿秒光脉冲不仅打开了电子世界的大门，更点燃了从观察迈向控制的新希望。而吕利耶四十年如一日的好奇、坚韧与教学相长，正是科学持续进步的原动力，也在年轻一代心中埋下了探索的种子。

 

 

 

图源：复旦大学公众号

 

 

 

 

撰稿丨王司明

图片丨王司明 复旦大学公众号