诺贝尔奖台上的量子光学开创者

2014-01-06 admin1 1109

  以下为近年来诺贝尔物理学奖得主名单及其成就,他们都来自不同的领域,同时也是各自领域的佼佼者。在光学领域,罗伊·格劳伯、约翰·霍尔和特奥多尔·亨施曾利用光照亮过诺贝尔奖:

  2012年,法国科学家塞尔日·阿罗什(Serge Haroche)与美国科学家大卫·维因兰德(David Wineland)获奖。获奖理由是“发现测量和操控单个量子系统的突破性实验方法”。二人将平均分享800万瑞典克朗奖金。

  2011年,美国、澳大利亚三位科学家Saul Perlmutter、Brian P. Schmidt和Adam G. Riess获奖。获奖理由是“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”。其中,Saul Perlmutter独享一半奖金,Brian P. Schmidt和Adam G. Riess分享另一半。

  2010年,英国曼彻斯特大学2位科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖罗夫(Konstantin Novoselov)因在二维空间材料石墨烯(graphene)方面的开创性实验而获奖。

  2009年,美英三科学家获奖。三位科学家为原香港中文大学校长高锟(Charles K. Kao)、美国科学家Willard S. Boyle和George E. Smith。高锟的获奖理由为——“在光学通信领域光在光纤中传输方面所取得的开创性成就”。两位美国科学家的获奖理由为——“发明了一种成像半导体电路,即CCD(电荷耦合器件)传感器”。

  2008年,美国芝加哥大学恩里科·费米研究所的Yoichiro Nambu因发现亚原子物理学中自发破缺对称机制而获奖;日本两位科学家,日本高能加速器研究组织(KEK)的Makoto Kobayashi和日本京都大学汤川理论物理研究所(YITP)的Toshihide Maskawa,因发现破缺对称的起源并因此预测出自然界中至少三种夸克家族的存在而获奖。

  2007年,法国国家科学研究中心(CNRS)的物理学家Albert Fert和德国于利希研究中心的物理学家Peter Grünberg因发现巨磁电阻(Giant Magnetoresistance)现象而获得此奖项。

  2006年,美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯莫特。他们发现了黑体形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象。

  2005年,美国科学家罗伊·格劳伯、约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施。他们因为“对光学相干的量子理论的贡献”和对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献而获奖。

  2004年,美国科学家戴维·格罗斯、戴维·波利策和弗兰克·维尔切克。他们发现了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象。

  2003年,拥有俄罗斯和美国双重国籍的科学家阿列克谢·阿布里科索夫、俄罗斯科学家维塔利·金茨堡以及拥有英国和美国双重国籍的科学家安东尼·莱格特。他们在超导体和超流体理论上作出了开创性贡献。

  2002年,美国科学家雷蒙德·戴维斯、日本科学家小柴昌俊和美国科学家里卡尔多·贾科尼。他们在天体物理学领域作出了先驱性贡献,其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面取得的成就。

  2001年,美国科学家埃里克·康奈尔、卡尔·维曼和德国科学家沃尔夫冈·克特勒。他们根据玻色-爱因斯坦理论发现了一种新的物质状态——“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)”。

  2000年,俄罗斯科学家泽罗斯·阿尔费罗夫、美国科学家赫伯特·克勒默和杰克·基尔比。他们因“在信息技术方面进行的基础性工作”获奖。

  罗伊·格劳伯、约翰·霍尔和特奥多尔·亨获奖理由:

  瑞典皇家科学院2005年9月4日宣布,将2005年诺贝尔物理学奖授予在光学领域的理论和应用方面作出贡献的美国哈佛大学物理学教授罗伊·格劳伯,他将获得一半诺贝尔物理学奖奖金,而另外一半奖金由美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学物理学教授特奥多尔·亨施分享。

  瑞典皇家科学院说,三位科学家之所以获奖,是因为对基于激光的精密光谱学发展和对光学相干的量子理论的贡献而获奖。

  亨施教授的指导教授就是1981年的诺贝尔物理学奖得主,这成为他投身科学事业的重要动力。有记者问他,他的研究成果对在大街上行走的普通人有何直接影响。亨施说,更精确的GPS卫星导航定位系统及其在运输中的应用应该是最贴近民用的项目。

  美国科学家约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献,而美国科学家罗伊·格劳伯则“对光学相干的量子理论作出重大贡献”。上世纪60年代开始,激光技术取得了长足的发展,但是在对光本身特性的描述上则遇到了一些困难。格劳伯在当时提出了“相干性的量子理论”,不仅解决了一些基础性的问题,而且奠定了量子光学的基础,开创了一门全新的学科,“他获得诺贝尔奖,是学术界许多人都期待已久的事情”。霍尔与亨施的研究,则主要结合了原子物理和量子光学,在精确测量方面作出了杰出的贡献。对时间的精确测量主要依靠原子跃迁的频率,但在原子运动的状态下,测量不太精确。而利用激光技术将原子冷却后使之速度降低,就可以作出精确测量,他们主要在精确测量的技术上取得了较好的成果。

  这三位科学家以及其同事们的研究尽管“生涩难懂”,但却已经在诸多领域获得了广泛应用,在一些方面已经惠及普通人,与人们的生活息息相关,如精确激光技术、日渐普及的全球定位系统技术等。

  人物资料:

  罗伊·格劳伯

  罗伊·格劳伯(英文名:Roy J. Glauber),哈佛大学物理学教授。他因“对光学相干的量子理论”的贡献与美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学特奥多尔·亨施共同分享了2005年诺贝尔物理学奖。

  科研成果

  最终使得量子光学成为一门学科的,很大程度上要归功于另一位物理学家——罗伊·格劳伯,哈佛大学物理学教授。

  上世纪60年代开始,激光技术取得了长足的发展,但是在对光本身特性的描述上则遇到了一些困难。格劳贝尔就认为量子化的电磁场并不能代表光的一切性质,大量光子的集体行为于普通光子有很大的区别,应该更好地发展量子理论来探索光的本质,从而开创了建立量子光学的里程碑式的研究工作。

  1963年格劳伯就通过自己工作成功地应用量子理论来解释了一些光学现象,他在《物理评论通信》上发表了研究论文,此后又在《物理评论》等杂志上发表了几篇相关论文,创造性的提出了“光子的相干性量子理论”。该理论成功的描述了光量子的运动规律,揭示了光量子的特性,以及大量光量子如何互相影响他们之间的运行方式,产生“干涉”现象等等。格劳伯的这些论文,奠定了量子光学学科的理论基础。

  格劳贝尔科学思想的意义在于第一次创造性提出了用量子本性解释光宏观现象,这种思想不但给出了光的一切宏观现象的量子本质,并且对光的量子本性也是一个最好的证明。通过光的相干性量子理论,人类可以研究光子大量的非经典特性,从而开拓更多的研究领域以及应用领域。

  罗伊·格劳伯在当时提出了“相干性的量子理论”,不仅解决了一些基础性的问题,而且奠定了量子光学的基础,开创了一门全新的学科。格劳贝尔也正是因为对量子光学领域的开创性工作而获得了2005年诺贝尔物理学奖,在他获奖的时候,量子光学已经成为了物理学一个非常重要的分支。“他获得诺贝尔奖,是学术界许多人都期待已久的事情”。

  约翰·霍尔

  约翰·霍尔(John L. Hall,1934年8月21日-),美国物理学家,美国实验天体物理联合研究所(JILA)教授,科罗拉多大学物理系讲师。霍尔与德国物理学家特奥多尔·亨施因对基于激光的精密光谱学发展作出的贡献而获得了2005年诺贝尔物理学奖的一半,该奖的另一半由美国物理学奖罗伊·格劳伯获得。

  霍尔在卡内基理工学院获得了理学学士(1956年)、理学硕士(1956年)、哲学博士(1961年)三个学位,后在国家标准技术研究院完成了博士后研究。1962年到1971年,霍尔一直在此工作,1967年起开始担任科罗拉多大学的讲师。

  人物资料:

  罗伊·格劳伯

  罗伊·格劳伯(英文名:Roy J. Glauber),哈佛大学物理学教授。他因“对光学相干的量子理论”的贡献与美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学特奥多尔·亨施共同分享了2005年诺贝尔物理学奖。

  科研成果

  最终使得量子光学成为一门学科的,很大程度上要归功于另一位物理学家——罗伊·格劳伯,哈佛大学物理学教授。

  上世纪60年代开始,激光技术取得了长足的发展,但是在对光本身特性的描述上则遇到了一些困难。格劳贝尔就认为量子化的电磁场并不能代表光的一切性质,大量光子的集体行为于普通光子有很大的区别,应该更好地发展量子理论来探索光的本质,从而开创了建立量子光学的里程碑式的研究工作。

  1963年格劳伯就通过自己工作成功地应用量子理论来解释了一些光学现象,他在《物理评论通信》上发表了研究论文,此后又在《物理评论》等杂志上发表了几篇相关论文,创造性的提出了“光子的相干性量子理论”。该理论成功的描述了光量子的运动规律,揭示了光量子的特性,以及大量光量子如何互相影响他们之间的运行方式,产生“干涉”现象等等。格劳伯的这些论文,奠定了量子光学学科的理论基础。

  格劳贝尔科学思想的意义在于第一次创造性提出了用量子本性解释光宏观现象,这种思想不但给出了光的一切宏观现象的量子本质,并且对光的量子本性也是一个最好的证明。通过光的相干性量子理论,人类可以研究光子大量的非经典特性,从而开拓更多的研究领域以及应用领域。

  罗伊·格劳伯在当时提出了“相干性的量子理论”,不仅解决了一些基础性的问题,而且奠定了量子光学的基础,开创了一门全新的学科。格劳贝尔也正是因为对量子光学领域的开创性工作而获得了2005年诺贝尔物理学奖,在他获奖的时候,量子光学已经成为了物理学一个非常重要的分支。“他获得诺贝尔奖,是学术界许多人都期待已久的事情”。

  约翰·霍尔

  约翰·霍尔(John L. Hall,1934年8月21日-),美国物理学家,美国实验天体物理联合研究所(JILA)教授,科罗拉多大学物理系讲师。霍尔与德国物理学家特奥多尔·亨施因对基于激光的精密光谱学发展作出的贡献而获得了2005年诺贝尔物理学奖的一半,该奖的另一半由美国物理学奖罗伊·格劳伯获得。

  霍尔在卡内基理工学院获得了理学学士(1956年)、理学硕士(1956年)、哲学博士(1961年)三个学位,后在国家标准技术研究院完成了博士后研究。1962年到1971年,霍尔一直在此工作,1967年起开始担任科罗拉多大学的讲师。

  霍尔 奖金用来资助年轻人

  "这是一场惊喜,"现年71岁的约翰·霍尔得知自己获奖后说,"这是大喜事。"

  不过,霍尔强调,他与亨施所取得的成果源于"团队努力"。至于奖金的用途,他有意设立一份奖学金,资助就读科学和技术课程的学生。"我极有兴趣帮助那些没有经济来源的年轻人,"他告诉一名路透社记者。

  霍尔说,"更为仔细地观察意味着能够得出更为有用的结果。更有意识地投入工作是提出更多疑问的一种有效方法。""我认为,"他说,"精确测量课题是使科学趋于成熟的一条途径。"

  诺贝尔奖得主预言 有一天能在家看立体电影

  随着近现代科学的诞生,科学家们对光的认识不断深入。尽管如此,科学家们仍被一些问题所困扰。比如说,一个蜡烛发出的光与CD唱机中采用的激光束究竟有什么区别?光能否作为一种比原子钟更精确的手段,用于对时间等的测量?

  获得今年诺贝尔物理学奖的三位科学家,通过自己的研究为诸如此类的问题寻找到了答案。诺贝尔奖评审委员会称,他们凭借自己的成果"为现代光学展现了新曙光"。

  在三位科学家中,今年80岁的格劳伯早在1963年就通过自己先驱性的工作,成功应用量子理论来解释一些光学观测结果。

  与格劳伯分享本年度诺贝尔物理学奖的美国科学家霍尔和德国科学家亨施,在利用激光进行超精密光谱学测量方面成就斐然,为完善"光梳"技术作出了重要贡献。

  所谓的"光梳"拥有一系列频率均匀分布的频谱。"光梳"可以用来测定未知频谱的具体频率。

  三名科学家的研究成果使改善激光性能、精密计时器和全球定位系统成为可能。亨施预言,光学技术的进步,可以进一步增加光纤通信的容量,"以至于有一天大家可以在自己家的起居室内观看三维立体电影。"

 

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