隨著人類的研發(fā)和技術(shù)應(yīng)用走入更高階段，我們往往要不斷地“鉆牛角尖”，比如在實(shí)驗(yàn)室中觀測(cè)并分析極其微小的病毒、分毫不差地在眼球上進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)等。要實(shí)現(xiàn)這些難度極高的操作，我們需要駕馭光，讓光成為奇跡工具。
美國(guó)科學(xué)家阿瑟·阿什金、法國(guó)科學(xué)家熱拉爾·穆魯以及加拿大科學(xué)家唐娜·斯特里克蘭正是通過開創(chuàng)性發(fā)明和研究為我們提供了這方面的強(qiáng)大工具。他們10月2日共同獲得2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
阿什金發(fā)明了一種光鑷工具，它能夠用一束高度匯聚的激光形成三維勢(shì)阱來捕獲、操縱極其微小的粒子，也就是說，讓激光將小粒子推向光束中心，并將它們固定在那里，從而更好地操縱它們。1987年，阿什金在這方面取得了實(shí)質(zhì)突破。他在不傷害活細(xì)菌的情況下，成功用光鑷捕獲了它們。
瑞典皇家科學(xué)院院士埃娃·林德羅特接受新華社采訪時(shí)說：“有了這種光鑷，我們能夠抓取分子，把它們移動(dòng)到你想要的地方，并對(duì)它們展開操作，這是非常實(shí)用的工具，事實(shí)上我們也經(jīng)常使用它。”
有了通過駕馭光而形成的新工具，人們可以操縱和移動(dòng)原子、病毒和其他活細(xì)胞。阿什金的發(fā)明讓科研人員有機(jī)會(huì)在不破壞細(xì)胞膜的前提下，深入分析細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮關(guān)鍵作用的分子馬達(dá)，探討其中的運(yùn)作機(jī)制。如今在許多生物實(shí)驗(yàn)室中，光鑷已經(jīng)是標(biāo)配的設(shè)備。
穆魯和斯特里克蘭發(fā)明了一種叫作“啁啾脈沖放大”的技術(shù)，簡(jiǎn)單解釋就是，將短激光脈沖適時(shí)拉伸以減少峰值功率，然后放大它，并最終把它徹底壓縮，這能讓更多的光被壓縮在一個(gè)極小空間內(nèi)，從而大幅提高脈沖的強(qiáng)度。
他們的新技術(shù)為科研和一些產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了全新視角，在物理、化學(xué)以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都得到應(yīng)用。科研人員有機(jī)會(huì)一窺微觀且快速變化中的分子和原子世界中發(fā)生了什么。超強(qiáng)的激光束能夠精準(zhǔn)地在不同材料上實(shí)現(xiàn)切割和鉆孔。
林德羅特說，“這項(xiàng)研究涉及如何讓激光變得更強(qiáng)，有了強(qiáng)大的激光我們可以做很多實(shí)際的事情，比如精準(zhǔn)、低成本地為粒子加速，強(qiáng)激光帶來的短脈沖又可以幫助我們以簡(jiǎn)單且盡可能不損傷眼球的方式來矯正視力。”
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