年轻团队挑战时间空间“极限”

在数学与科学系的15个国家重点实验室中，华东师范大学精密光谱科学与技术实验室占有一席之地。当夜晚来临，当学生们观赏荔湾河畔的美丽风景时，一群人在科学大楼实验室里“开夜车”——要求极高灵敏度的实验通常在晚上是最好的。

这是一个和华东师范大学一起长大的实验室。华东师范大学成立于20世纪50年代，当时有一个分子光谱教研室。到2000年左右，它建成了教育部重点实验室，并在2009年树立了国家重点实验室的品牌。

去年，国家杰出青年科学基金获得者吴健从日本和德国留学归来。36岁时，他担任了国家重点实验室主任，这也是迄今为止最年轻的国家重点实验室主任。最近，吴健团队自主开发了一套多维精密分子测控平台。几个著名的外国研究团体已经来到上海利用这个平台进行科学研究。

追求高灵敏度、高精度和高分辨率

1981年诺贝尔物理学奖获得者罗晓和2005年诺贝尔物理学奖获得者在获奖感言中对华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室表示感谢，因为测量精度、分辨率和灵敏度的每一次提高都将推动科学技术的发展。

这是一个不断追求时间、空间、频率和温度极限的实验室。他们的目标是“三高”——高灵敏度、高精度和高分辨率。以时间为例，他们是掌握飞秒技术更早更好的国内团队。

飞秒是10到15秒的次方。飞秒和秒之间的时间差就像地球和太阳之间的距离一样。在这个尺度上，人们可以看到分子中原子核的振动，但是要看到更小的电子和离子的运动，我们需要一个更短的时间尺度——阿秒。

一秒是10的18次方。如何获得它是一个世界级的问题。

在这项研究中，将时间转换成空间是常用的方法。吴健团队发现光子不仅上下振动，还具有左右极化。光场振动的周期为2.6飞秒。当时间被投射到360度时，每度产生的时间是7.2阿秒。2013年，吴健团队首次通过光场振动制造了阿秒。研究结果发表在国际期刊Nat.Commun上。

一秒有多长？对许多人来说，这可能是他们一生中从未考虑过的问题。“秒”的定义是时间标准的基础。目前，“秒”的一般定义是基于原子在微波波段的跃迁，而“光学时钟”的定义是基于原子在光波波段的跃迁，其精度远远高于微波时钟。由吴健领导的实验室正在制造全国最好的光学时钟，挑战定义时间精度的极限。

用“组合拳”克服世界级难题

目前，该实验室已聚集了59名研究人员和十几个研究小组，并在过去五年中承担了200多项科学研究任务。在这里，每个研究小组都有“独特的技能”:最快的团队，朝日；最冷的方法之一是用激光方法将原子冷却到纳米量级(度-天“卡尔文”)，这非常接近绝对零度。玻色-爱因斯坦凝聚可以在这个尺度上获得。观察光子的能量吸收和变化是很容易的，对单光子的性质有最好的了解。因为实验室在速度、频率、冷却和控制方面有自己独特的技术，所以特别擅长通过不同技术的巧妙配置和优美的“组合拳”来解决科学问题。

去年，他们征服了分子的精确测量和调节，建立了世界上第一个也是唯一的“分子强场电子离子四极符合测量系统”。这个项目将结合四个团队在实验室中各自的优势来解决关键问题——冷原子团队负责“修复”原子。飞秒团队和光学梳团队负责分子成像；擅长控制单光子的团队负责观察。由于每个团队都可以达到世界级的水平，所以科学研究的成果自然是世界级的。