解读今年诺贝尔物理学奖捕捉粒子
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发布时间：2024-10-22 23:05
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时间：2024-10-22 23:50
今年诺贝尔物理学奖两位得主：法国物理学家阿罗什和美国物理学家维因兰德，突破了前人认为的不可能任务，成功捕捉个别粒子来测量及操控，为研发量子电脑打开大门。
一个世纪前，物理学进入了微观的粒子世界。这些粒子，包括原子、光子和离子，物理学家将物质分割成一个一个的微小单位（能量包），并称为量子。物理学泰斗爱因斯坦提出的光子概念，就是光的最小单位，也就是光的量子，量子物理学於焉诞生。
但科学家面对的最大难题，就是难以将个别粒子孤立於周遭环境而不破坏粒子的量子特质，以致他们无法直接观察粒子活动，只能凭空猜想。爱因斯坦就曾梦想将一粒光子困在盒子内观察，即使几秒也好。
实现爱因斯坦梦想
爱因斯坦的梦想，法兰西学院和巴黎高等师范学院教授阿罗什不止做到，更超标完成。
1990年代开始，他用温度保持在接近绝对零度的超导体作镜子，令光子在两面镜中间不断反弹被困，超过十分之一秒后才消失或被吸收。这期间，光子不断反弹的总移动距离高达4万公里，足以做很多测量和操控动作。
阿罗什成功捕捉光子后，去年更成功加入反馈机制，当发现少了光子时就注入新光子，令超导体镜箱内恒常保持固定数目的光子，远超出爱因斯坦把光子困住几秒的想像。
效力於美国国家标准与技术研究所（NIST）的美国科学家维因兰德，其研究团队是世界最早示范把两个量子单位作运算，示范了量子电脑在理论上可行。他也成功研发将被困离子用作计时，准确度超高，准到如在宇宙大爆炸开始运作至今140亿年，亦最多只有5秒误差，远胜原子钟。
两人在量子物理学的卓越研究，从而发展出比原子钟精准百倍的时计，并为以量子原理打造超高速电脑（量子电脑）铺路，为人类生活带来重大改变。
师生同获诺奖为科研界美谈
“名师出高徒”这句话在两位诺贝尔物理学奖得主身上得到印证。阿罗什是1997年诺贝尔物理奖得主唐努吉的学生；维因兰德的顾问老师则是19年诺贝尔物理学奖得主拉姆齐。如今两对“名师高徒”分别荣获诺贝尔奖，在科研界传为美谈。
阿罗什1944年出生於北非摩洛哥的卡萨布兰加，父亲是摩洛哥籍犹太人律师，原籍俄罗斯的母亲是老师。摩洛哥时，年仅12岁的他被家人送到法国。他说，自己从小就决定要做科学研究，曾发愿要做建构火箭的火箭人。
1965年，阿罗什开始对原子与光之间的相互作用进行观察研究，并尝试挑战爱因斯坦的量子力学，由此奠定了他在量子光学领域的先锋角色。
不过，他并没有一般学者严肃的形象，学生认为他口才流利、相当幽默。他的幽默从他获知得奖的感言可见一斑，他说，当时是走在路上，看到从瑞典打来的电话，幸好路旁有一张椅子可以让他坐下。
美科学家维因兰德梦中获奖“美妙惊喜”
维因兰德1944年生於美国威斯康辛州，1970年获得哈佛大学博士学位。名师出高徒，他当年的顾问老师，正是19年诺贝尔物理学奖得主拉姆齐，后来他在华盛顿大学做研究，则为恩师的拍档、跟拉姆齐同获诺奖的德梅尔特做研究助理。
1975年，维因兰德加入了国家标准局的国家标准技术研究所，4年后担任离子储存研究小组负责人至今。他的研究工作屡获表扬，包括2007年得美国国家科学奖章、前年获富兰克林奖章。
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时间：2024-10-22 23:51
2012年物理学诺贝尔奖是奖励“测量和操纵单个量子系统”。
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时间：2024-10-22 23:51
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