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    諾貝爾物理獎 美、法、加3雷射學者共榮/ 光鉗、超短高強度脈衝雷射研究 造福癌症病患、近視族群

    亞希金創造的光陷阱

    亞希金創造的光陷阱

    2018/10/03 06:00

    〔編譯管淑平、吳欣恬/綜合報導〕美國學者亞希金(Arthur Ashkin)、法國學者穆盧(Gerard Mourou)、加拿大學者史垂克蘭(Donna Strickland)因在雷射光學領域的研究,二日共同獲得今年諾貝爾物理學獎。亞希金創造的「光鉗」技術,利用光束如鑷子般操縱粒子、原子、分子和病毒、細菌等活體細胞微粒子;穆盧和史垂克蘭研究出超短高強度脈衝雷射,共同為醫療和工業用進階精準儀器鋪路。

    值得一提的是,史垂克蘭是諾貝爾獎史上第三位、五十五年來首位摘下物理獎桂冠的女性;現年九十六歲的亞希金,則是迄今年齡最長的諾貝爾獎得主。亞希金分得獎金九百萬瑞典克朗中的一半,穆盧和史垂克蘭共分另一半。

    亞希金一九五二年到一九九一年在貝爾實驗室工作時,發現不論多強的雷射光束,其強度皆會從光束中心往邊緣減弱,此強度差異產生的作用力會推動粒子往光束中心移動。亞希金利用透鏡讓雷射聚焦,讓粒子定在光束最強的點上,形成有如「光的陷阱」(light trap)鉗住粒子,於一九八七年成功利用「光鉗」技術抓住活體大腸桿菌。

    光鉗技術可在不碰觸被控物的情況下,操縱極微小物體,瑞典皇家科學院指為觀察和操控生命機制帶來新契機,並開啟全新領域的應用,包括了解分子馬達機制特性,驅動蛋白在細胞微管中的逐步移動,即是首度利用光鉗技術描繪出的分子馬達細部運作過程。

    穆盧多次來台 和物理學界交情深

    穆盧任教於巴黎綜合理工學院及美國密西根大學,是史垂克蘭的博士研究指導教授,這對師生以其創造的「線性變頻脈衝放大技術」(chirped pulse amplification,CPA)獲獎。

    和穆盧有近卅年交情的台大梁次震宇宙學講座教授陳丕燊解釋,一九八○年代中期,短脈衝雷射的發展遇到瓶頸,難以在不摧毀功率放大器物質的情況下繼續提高強度。穆盧一九八六年研究發現,把雷射脈衝拉長一千倍、一萬倍,每個單位的強度下降,再送進震盪器放大,就不會燒壞;之後再用原方法反過來,壓縮回原來的長短,就能增強雷射。高功率雷射應用在很多方面,包括雷射視力矯正手術、癌症治療等,因此穆盧被公認為雷射物理的二次革命之父。

    暌違55年 再出現女物理學家得獎

    在加拿大滑鐵盧大學任教的史垂克蘭,是繼一九六三年德裔美國物理學家格佩特—梅爾(Maria Goeppert-Mayer)後,五十五年來首位、也是自一九○三年波蘭物理學家瑪莉—居禮(Marie Curie)之後第三名拿下物理獎桂冠的女性。她表示:「我們需要頌揚女性物理學家,希望這或許能及時開始推動加速(女性獲獎速度)…,我很榮幸是這群女性中的一人。」

    穆盧則曾多次來台,對台灣印象很好,和台灣物理學界關係匪淺。陳丕燊去年就和穆盧合作,提出可用實驗室進行模擬黑洞,實驗「黑洞蒸發效應」,引起不小回響。陳丕燊說,前一晚還在和穆盧通電話,得知獲獎也立刻去電道賀。下次穆盧再來,他打算安排一場盛大的演講。

    諾貝爾物理獎3位得主

    諾貝爾物理獎3位得主

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