让光成为奇迹工具——解读2018年诺贝尔物理学奖成果

随着人类研发和技术应用进入一个更高的阶段，我们经常不得不不断地“钻到骨头里”，例如在实验室里观察和分析极其微小的病毒，对眼球进行无任何差别的微创手术。为了实现这些极其困难的操作，我们需要利用光，使它成为一个奇迹工具。

美国科学家阿瑟·阿什·金、法国科学家热拉尔·穆鲁和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰通过开创性的发明和研究为我们提供了这一领域的有力工具。他们于2日分享了2018年诺贝尔物理学奖。

阿什金发明了一种光镊工具，它可以利用高度集中的激光束形成一个三维势阱来捕获和操纵极小的粒子，也就是说，让激光将小粒子推向光束的中心并固定在那里，从而更好地操纵它们。1987年，阿什金在这方面取得了重大突破。他成功地用光镊捕获了活细菌，而没有伤害它们。

瑞典皇家科学院的成员艾娃·林道斯在接受新华社采访时说:“有了这种光镊，我们可以抓住分子，把它们移动到你想要的地方，并操作它们。这是一个非常实用的工具。事实上，我们经常使用它。”

利用利用光形成的新工具，人们可以操纵和移动原子、病毒和其他活细胞。阿什金的发明让研究人员有机会深入分析在细胞中起关键作用的分子马达，并在不破坏细胞膜的情况下探索它们的运行机制。如今，光镊已经成为许多生物实验室的标准设备。

Muru和strickland发明了一种叫做“啁啾脉冲放大”的技术。简单的解释是及时拉伸短激光脉冲以降低峰值功率，然后放大，最后完全压缩，这样可以将更多的光压缩到一个微小的空间，从而大大增加脉冲的强度。

他们的新技术为科学研究和一些工业发展提供了新的视角，并已应用于物理、化学和医学领域。研究人员有机会看到在微观和快速变化的分子和原子世界里发生了什么。超强激光束可以在不同材料上精确切割和钻孔。

林道斯说，“这项研究涉及如何让激光更强。有了强大的激光，我们可以做许多实际的事情，例如精确而低成本地加速粒子。强激光带来的短脉冲可以帮助我们在不损伤眼球的情况下尽可能简单地矫正视力。”