1997年诺贝尔物理学奖激光冷却和陷俘原子

·1997年诺贝尔物理学奖——激光冷却和陷俘原子

朱棣文科恩－塔诺季菲利普斯

1997年诺贝尔物理学奖授予美国加州斯坦福大学的朱棣文（Stephen Chu，1948—），法国巴黎的法兰西学院和高等师范学院的科恩－塔诺季（Claude Cohen －Tannoudji，1933—）和美国国家标准技术院的菲利普斯（William D.Phillips，1948—），以表彰他们在发展用激光冷却和陷俘原子的方法方面所作的贡献。

激光冷却和陷俘原子的研究，是当代物理学的热门课题，十几年来成果不断涌现，前景激动人心，形成了分子和原子物理学的一个重要突破口。

操纵和控制单个原子一直是物理学家追求的目标。固体和液体中的原子处于密集状态之中，分子和原子相互间靠得很近，联系难以隔绝，气体分子或原子则不断地在作无规乱运动，即使在室温下空气中的原子分子的速率也达到几百

m/s。在这种快速运动的状态下，即使有仪器能直接进行观察，它们也会很快地就从视场中消失，因此难以对它们进行研究。降低其温度，可以使它们的速率减小；但是问题在于：气体一经冷却，它就会先凝聚为液体，再冻结成固体。如果是在真空中冷冻，其密度就可以保持足够地低，避免凝聚和冻结。但即使低到－270℃，还会有速率达到几十m/s的分子原子，因为分子原子的速率是按一定的规律分布的。接近绝对零度（－273℃以下）时，速率才会大为降低。当温度低到10-6K，即1微开（μK）时，自由氢原子预计将以低于25cm/s的速率运动。可是怎样才能达到这样低的温度呢？

朱棣文、科恩－塔诺季、菲利普斯以及其他许多物理学家开发了用激光把气体冷却到微开温度范围的各种方法，并且把冷却了的原子悬浮或拘捕在不同类型的“原子陷阱”中。在这里面，个别原子可以以极高的精确度得到研究，从而确定它们的内部结构。当在同一体积中陷俘越来越多的原子时，就组成了稀薄气体，可以详细研究其特性。这几位诺贝尔奖获得者所创造的这些新研究方法，为扩大

我们对辐射和物质之间相互作用的知识作出了重要贡献。特别是，他们打开了通向更深地了解气体在低温下的量子物理行为的道路。这些方法有可能用于设计新型的原子钟，其精确度比现在最精确的原子钟（精确度达到了百万亿分之一）还要高百倍，以应用于太空航行和精确定位。人们还开始了原子干涉仪和原子激光的研究。原子干涉仪可以用于极其精确地测量引力，而原子激光将来可能用于生产非常小的电子器件。用聚焦激光束使原子束弯折和聚焦，导致了“光学镊子”的发展，光子镊子可用于操纵活细胞和其它微小物体。1988年—1995年在稀薄原子气体中先后观察到了一维、二维甚至三维的玻色－爱因斯坦凝聚①。这一切都是从人们能够用激光控制原子开始的。下面我们就来对历史作一点简单的回顾并且对激光为什么能使原子冷却作一点通俗的解释。

1.历史的回顾

早在1619年，当开普勒试图解释为什么彗星进入太阳系彗尾总是背着太阳时，他曾经提出，光可能有机械效应。麦克斯韦在1873年、爱因斯坦在1917年都对所谓的“光压”理论作过重要贡献，特别是，爱因斯坦证明了，原子吸收和发射光子后，其动量会发生改变。有光子动量参与的过程首推康普顿效应，即X射线受电子的散射。最早观察到反冲电子的是1923年C.T.R.威耳逊用云室作出的。第一次在实验中观察到反冲原子的是弗利胥（1933年）。1966年索洛金（P.Sorokin）等人发明的可调染料激光器，为进一步探讨“光的机械特性”提供了优越的手段。

20世纪70年代列托霍夫（V.S.Letokhov）以及其他苏联物理学家和美国荷尔德尔（Holmdel）贝尔实验室阿斯金（A.Ashkin）。小组的物理学家在理论上和实验上对光子与中性原子的相互作用进行了重要的早期工作。其中有一项是他们建议用聚焦激光束使原子束弯折和聚焦，从而达到陷俘原子的目的。他们的工作导致了“光学镊子”的发展，光学镊子可用于操纵活细胞和其它微小物体。

汉胥（T.W.Hānsch）和肖洛（A.L.Schawlow）1975年首先建议用相向传播的激光束使中性原子冷却。与此同时，外兰德（D.J.Wineland）和德默尔特（H.G.Dehmelt）对于离子陷阱中的离子也提出过类似的建议。汉斯和肖洛的方法是：把激光束调谐到略低于原子的谐振跃迁频率，利用多普勒原理就可使中性原子冷却。

2.激光为什么能使原子减速？

光可以看成是一束粒子流，这种粒子就叫光子。光子一般来说是没有质量的。但是具有一定的动量。光子撞到原子上可以把它的动量转移给那个原子。这种情况要发生，必须是光子有恰好的能量，或者可以这样说，光必须有恰好的频率或颜色。这是因为光子的能量正比于光的频率，而光的频率又决定光的颜色。因此组成红光的光子比起组成蓝光的光子能量要低些。是什么决定光子应有多大能量才能对原子起作用呢？是原子的内部结构（能级）。原子处于一定的能级状态，能级的跃迁就是原子吸收和发射光子的过程。原子的能级是一定的，它吸收和发射光子的频率也是一定的。如果正在行进中的原子被迎面而来的激光照射，只要激光的频率和原子的固有频率一致，就会引起原子的跃迁，原子会吸收迎面而来的光子而减小动量。与此同时，原子又会因跃迁而发射同样的光子，不过它发射的光子是朝着四面八方的，因此，实际效果是原子的动量每碰撞一次就减小一点，直至最低值。动量和速度成正比，动量越小，速度也越小。因此所谓激光冷却，实际上就是在激光的作用下使原子减速。

然而，实际上原子束是以一定的速度前进的。迎面而来的激光在原子“看来”，频率好象有所增大。这就好比在高速行进的火车上听迎面开来的汽车的喇叭声一样，你会觉得汽车是尖啸而过，和平常大不相同。这就是所谓多普勒效应。也就是说，对于火车上的观察者来说，汽车喇叭声的频率是增大了。运动中的原子和迎面而来的激光也会有同样的效应。因此，只有适当调低激光的频率，使之正好适合运动中的原子的固有频率，就会使原子产生跃迁，从而吸收和发射光子，达到使原子减速的目的。因此这种冷却的方法称为多普勒冷却。理论预计，对于钠原子，多普勒冷却的极限值为240μK。用激光可以把各种原子冷却，使之降到毫开量级的极低温度，这就是20世纪70到80年代之间物理学家做的事情。

1985年朱棣文和他的同事在美国新泽西州荷尔德尔（Holmdel）的贝尔实验室进一步用两两相对，沿三个正交方向的六束激光使原子减速。他们让真空中的一束钠原子先是被迎面而来的激光束阻止了下来，然后把钠原子引进六束激光的交汇处。这六束激光都比静止钠原子吸收的特征颜色稍微有些红移。其效果就是不管钠原子企图向何方运动，都会遇上具有恰当能量的光子，并被推回到六束激光交汇的区域。在这个小区域里，聚集了大量的冷却下来的原子，组成了肉眼看

去像是豌豆大小的发光的气团。由六束激光组成的阻尼机制就像某种粘稠的液体，原子陷入其中会不断降低速度。大家给这种机制起了一个绰号，叫“光学粘胶”。

上述实验中原子只是被冷却，并没有被陷俘。重力会使它们在1秒钟内从光学粘胶中落下来。为了真正陷俘原子，就需要有一个陷阱。1987年做成了一种很有效的陷阱，叫做磁光陷阱。它用六束激光，如上述排列，再加上两个磁性线圈，以便给出略微可变化的磁场，其最小值处于激光束相交的区域。由于磁场会对原子的特征能级起作用（这种作用叫做塞曼效应），就会产生一个比重力大的力，从而把原子拉回到陷阱中心。这时原子虽然没有真正被捉住，但却是被激光和磁场约束在一个很小的范围里，从而可以在实验中加以研究或利用。

朱棣文和他的小组在激光冷却和陷俘原子的技术中取得了突破性的进展，引起了物理学界的广泛关注。继他们之后有很多科学小组很快超过了他们，但是他们开创的激光减速方法和光学粘胶的工作一直是其它成果的基础。他们自己也没有止步，继续作出了新的努力。

例如，原子喷泉（图97－1）就是一项有重大意义的实验。朱棣文小组根据扎查利亚斯（J.R.Zacharias）和汉斯的建议，把几种新的方法结合在一起，创造了一种可以用极高的精确度测量原子的光谱特性的装置。他们把高度冷却并被陷俘了的原子非常平缓地向上喷出，在重力场中作抛射体运动，当到达顶点时原子正好处在微波腔内，然后在重力场的作用下开始下落。这时，用相隔一定时间的两束微波辐射脉冲对这些原子进行探测。如果微波脉冲的频率经过正确的调谐，这两个相继的微波脉冲将使原子从一种量子态转变成另一种量子态。用这种方法朱棣文小组曾经测量过原子两个量子态之间的能量差，第一次实验的分辨率就高达一千亿分之二。

借助原子喷泉可以对原子的能级进行极为精确的测量，因此有可能在这一基础上建立最精确的原子钟。目前不止有10个科学集体正在试制这种原子钟。

与此同时，菲利普斯和他在美国国家标准技术院的小组研究了在光学粘胶中缓慢运动的中性钠原子冷云团。他们被理论与实验之间微小的不符所激励，创造了精确测量处于不同冷却条件的云团温度的各种方法。他们采用一种技术测量原子从光学粘胶区域下落到探测激光束处的飞行时间。1988年初，他们发现，原子的温度约为40μK，比预计的多普勒极限240μK低得多。他们还发现，最低的温度是在与理论多普勒极限的条件相矛盾的条件下得到的。

朱棣文后来转到斯坦福大学，他所带的几个研究小组以及科恩－塔诺季在巴黎高等师范学院的小组所做的实验，不久就证实了菲利普斯的发现是真实的。斯坦福小组和巴黎的小组几乎同时而且立刻对这一理论和实验之间的分歧作出了解释。原来多普勒冷却和多普勒极限的理论是假设原子具有简单的二能级谱。可是实际上真正的钠原子都具有好几个塞曼子能级，不但在基态，而且在激发态也是如此。基态子能级可以用光泵方法激发，也就是说，激光能够把钠原子转变为按子能级布居的不同分布，并引起新的冷却机制。这种布居分布的细节依赖于激光的偏振态，而在光学粘胶中，在光学波长量级的距离里偏振态会发生快速的变

化。因此，人们为这种新的冷却机制取了一个名称，叫“偏振梯度冷却”。菲利普斯最早发现的特殊机制则取了另外一个名称，叫“希苏伐斯冷却”，希苏伐斯是希腊神话中的一个角色，传说他被判处把重石头推上山坡，而当重石被推到坡顶时，又会滚下山，于是他只能从头开始。原子总在失去动能，就好象是上山一样，经激光场又被光激发回到山谷，如此周而复始，反复进行，不断冷却降温。人们把低于多普勒极限的过程称为亚多普勒冷却。

1989年菲利普斯访问巴黎，他与高等师范学院的小组合作，共同证明了中性铯原子可以冷却到2.5μK。他们发现，和多普勒冷却一样，其它类型的激光冷却也有相应的极限。以从单个光子反冲而得的速度运动的一团原子所相当的温度就叫反冲极限。对于钠原子，反冲极限温度为2.4μK，而铯原子则低至0.2μK。上述实验结果似乎就表示了，用偏振梯度冷却有可能使一群无规的原子云达到十倍于反冲极限的温度。在新近的发展中，人们做到了把冷却了的原子拘捕在所谓光格架的地方。这种格架是以光的波长量级作为间隔，靠改变激光束的位形加以调整。由于原子处在格架位置上要比处在任意位置能够更有效地冷却，从而可以达到无规状态下所能达到的温度的一半。例如，对于铯已经达到了1.1μK。

单个光子的反冲能量之所以会有一个极限值，是因为不论对多普勒冷却还是偏振梯度冷却，两者都会发生连续的吸收和发射的循环过程。每个过程都会给原子以微小但却不能忽略不计的反冲能量。如果原子几乎是静止的，免去了吸收－发射循环，原则上就可以在稀薄原子蒸气中达到比反冲冷却极限还要低的温度，这就叫亚反冲冷却。早在20世纪70年代，比萨大学就已经发现，可以用光泵方法使放在强激光场中的原子激发到无吸收的相干叠加状态，即所谓的“暗态”。科恩－塔诺季和巴黎高等师范学院的一些同事，其中有阿里孟多（E.Arimondo，来自比萨）和阿斯派克特（A.Aspect），他们在一系列的实验中证明了利用多普勒效应可以使最冷的原子最终达到暗态。这个方法就叫速度选择相干布居陷阱法（VSCPT）。

1988年，科恩－塔诺季及其同事用这种方法使氦原子冷却。他们用两组相向传播的激光束，证明了一维冷却可达2μk的温度，比理论预计的反冲极限还小一倍。20世纪90年代初这一实验发展到二维冷却。1994年科恩－塔诺季和阿斯派克特及另一个小组用两对相互正交的并相向传播的激光束，证明了二维冷却

可达250nK，约比反冲极限温度低16倍。最终在1995年实验发展到用三对激光束，演示了沿三个方向的冷却。最低的温度达到180nK，比反冲极限还要低22倍。理论预计，氦原子的多普勒极限为23μK，反冲极限为4μK。

朱棣文是华裔科学家，1948年生于美国密苏里州的圣路易斯，美国公民。他父亲朱汝瑾博士是台湾中央研究院院士。朱棣文于1976年毕业于美国伯克利加州大学，获物理学博士学位，并留校做了两年博士后研究，后来他加入贝尔实验室，1983年任贝尔实验室量子电子学研究部主任，1987年应聘任斯坦福大学物理学教授，1990年任斯坦福大学物理系主任。他因开发了激光冷却和陷俘原子的技术获1993年费萨尔国王国际科学奖。同年被选为美国科学院院士。

科恩－塔诺季1933年出生于阿尔及利亚的康斯坦丁，他是法国公民，1962年在巴黎高等师范学院获博士学位。1973年在法兰西学院任教授。他是法国科学院院士，由于在激光冷却和陷俘原子的开创性实验，他获得多项奖励，其中有1996年欧洲物理学会颁发的量子电子学奖。

菲利普斯1948年出生于美国宾夕法尼亚的维尔克斯－巴勒，1976年在麻省理工学院获物理学博士学位。由于他在激光冷却和陷俘原子方面的实验研究，曾经获得多项奖励，其中有富兰克林学院1996年的迈克耳孙奖。

①玻色－爱因斯坦凝聚是一种相变，其特点是宏观数量的粒子处于同一量子态。

1989年诺贝尔生理及医学奖

1989年诺贝尔生理及医学奖 毕晓普与Levintow一起工作时，逆转录酶已被发现，这使毕晓普考虑复制逆转录病毒。在这方面的早期成果，包括描述逆转录酶将RNA拷贝进DNA中；受感染细胞中病毒RNA的鉴定；以及在正常细胞及感染细胞中病毒DNA的识别及描述。毕晓普等将他们对逆转录病毒转导的证据进行整理，将结果归纳为Src位于病毒基因组靠近3'端的一个单一基因以外的逆转录病毒基因；它可帮助弄清何种基因损伤使正常细胞基因转变成癌基因；探讨原癌基因对人类癌症起源的作用；通过数种实验策略增加原癌基因的种类；对正常生物体（有机体）内的原癌基因的生理功能进行研究，以及发现由Src 编码的蛋白激酶。1970年毕晓普同H.E瓦尔默斯合作,着手验证这样一个假说--正常体细胞里也有一些静止的病毒癌基因,一旦被激活,它们可以致癌。用已知可以在鸡中致癌的劳斯肉瘤病毒作为实验材料,他们发现,在健康细胞中也存在一个基因,其结构同病毒中的致癌基因相似.1976年他们发表了他们的发现,声称病毒是由正常细胞得到这个致癌基因.病毒感染细胞并开始复制时,它把这个基因整合到自身的遗传材料中去.以后的研究还表明,这样的基因可通过几种方式致癌.甚至没有病毒的参与,这种基因也可被某些化学致癌物转化,成为造成细胞不受限制地增生的形式.因为毕晓普和瓦慕斯发现的机制似乎为一切癌瘤的发生所共有,所以他们的工作对于癌瘤研究贡献极大.至1989年科学家已在动物中鉴定出40个以上的具有致癌潜能的基因. 从而他们也否定了以前的看法癌基因必然源自病毒。毕晓普因与H.E 瓦尔默斯一起，说明了位于细胞核内的原癌基因正常情况下是不活跃的，不会导致癌症；当受到物理、化学、病毒等因素的刺激后被激活，成为致癌基因，即原癌基因被激活后转化为致癌基因的复制过程，并发现动物的致癌基因不是来自病毒，而是来自动物体内正常细胞内所存在的一种基因──原癌基因，即逆转录病毒癌基因的起源，因而了荣获1989年诺贝尔生理或医学奖。 任何成功都不是随随便便的，成功的机会是赋予那些有准备的人的！逆转录病毒（Retroviruses）归类于逆转录病毒科，包括一大类含有逆转录酶的RNA病毒，分为肿瘤病毒亚科、泡沫病毒亚科和慢病毒亚科，每一亚科又有若干个属。肿瘤病毒亚科大多引起禽类、猫、鼠、猴等动物肿瘤，与人类疾病相关者有人类嗜T细胞病毒（humanT-celllymphotropicvirus,HTLV）；泡沫病毒亚科（spumavirinae）的致病作用尚不清楚；慢病毒亚科（lentivirinae）中的人类免疫缺陷病毒（humanimmunodeficiencyvirus,HIV）则是艾滋病的病原体. 反转录病毒的最基本特征是在生命过程活动中，有一个从RNA到DNA的复制过程，即反转录过程——病毒在反转录酶的作用下，以病毒RNA为模板，合成互补的负链DNA后，形成RNA：DNA中间体。中间体的RNA酶H水解，在DNA聚合酶的作用下，

2010年诺贝尔物理学奖揭晓

2010年诺贝尔物理学奖揭晓 英国曼彻斯特大学2位科学家因在石墨烯方面的开创性实验获奖 安德烈·盖姆 康斯坦丁·诺沃肖罗夫

北京时间10月5日下午5点45分，2010年诺贝尔物理学奖揭晓，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。 安德烈·盖姆（Andre Geim），荷兰公民。1958年出生于俄罗斯索契。1987年从俄罗斯科学院固态物理研究所获得博士学位。英国曼彻斯特大学介观科学与纳米技术中心主任。曼彻斯特大学物理学教授及皇家学会2010周年纪念研究教授。 康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov），英国和俄罗斯公民。1974年出生于俄罗斯下塔吉尔。2004年从荷兰内梅亨大学获得博士学位。英国曼彻斯特大学教授及皇家学会研究员。 只有一个原子厚度，看似普通的一层薄薄的碳，缔造了本年度的诺贝尔物理学奖。安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫向世人展现了形状如此平整的碳元素在量子物理学的神奇世界中所具有的杰出性能。 作为由碳组成的一种结构，石墨烯是一种全新的材料——不单单是其厚度达到前所未有的小，而且其强度也是非常高。同时，它也具有和铜一样的良好导电性，在导热方面，更是超越了目前已知的其他所有材料。石墨烯近乎完全透明，但其原子排列之紧密，却连具有最小气体分子结构的氦都无法穿透它。碳——地球生命的基本组成元素——再次让世人吃惊。 安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫是从一块普通得不能再普通的石墨中发现石墨烯的。他们使用普通胶带获得了只有一个原子厚度的一小片碳。而在当时，很多人都认为如此薄的结晶材料是非常不稳定的。 然而，有了石墨烯，物理学家们对具有独特性能的新型二维材料的研制如今已成为可能。石墨烯的出现使得量子物理学研究实验发生了新的转折。同时，包括新材料的发明、新型电子器件的制造在内的许多实际应用也变得可行。人们预测，石墨烯制成的晶体管将大大超越现今的硅晶体管，从而有助生产出更高性能的计算机。 由于几乎透明的特性以及良好的传导性，石墨烯可望用于透明触摸屏、导光板、甚至是太阳能电池的制造。 当混入塑料，石墨烯能将它们转变成电导体，且增强抗热和机械性能。这种弹性可用于制造新型超强材料，质薄而轻，且具有弹性。将来，人造卫星、飞机及汽车都可用这种新型合成材料制造。 今年的获奖者在一起工作了很长时间。36岁的康斯坦丁·诺沃肖罗夫最初在荷兰以博士生身份与51岁的安德烈·盖姆开始合作。后来他跟随盖姆去到英国。不过他们两人最初都是在俄罗斯学习并开始物理学家生涯。现在他们均为曼彻斯特大学的教授。 爱玩是他们的特点之一，玩的过程总是会让人学到点东西，没准就这么着中了头彩。就像他们现在这样，凭石墨烯而将自己载入科学的史册。

诺贝尔物理学奖2005,2012

2005年诺贝尔物理学奖：精密频率测量技术 (2012-10-15 21:33:55) 转载▼ 标签： 分类：科学技术 教育 频率一直是电磁波最重要的参数之一，电磁波在根据频率由小到大分为了无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，X射线和г射线。每一个频段的电磁波的研究都对人类科技发展起着至关重要的作用，电磁波的频率所对应的时间也成为了人类计量的最新标准。 人类对电磁波频率的精密测量源自20世纪50年代的微波频率测量，那个时候随着原子能级结构的深入研究，以及不久后微波激射器（Maser）的出现，人们能够获得频率分布很窄的微波辐射。美国物理学家拉姆齐（N. F. Ramsey）在1950年提出分离了振荡场方法，解决了原子钟设计里的关键问题，创制了铯原子钟。1960年他又提出并建造了氢微波激射器，也就是氢原子钟，使计时的不确定度下降到10-12。拉姆齐因此获得了1989年诺贝尔物理学奖。 20世纪60年代激光器横空出世，人类又可以获得频率分布很窄的可见光辐射（单色光），随后美国的霍尔（John L. Hall）和德国的汉施（T. W. Hansch）各自发明了“光梳”技术，从而可以精确测量激光频率。二人也因此获得2005年诺贝尔物理学奖。 两次诺贝尔奖，三位伟大的实验物理学家，电磁波频率精密测量成了实验物理学一个重要的组成部分。它决定着人类能够测量的时间与空间精度，决定着人类科技的发展水平。 一、拉姆齐与微波频率精确测量 拉姆齐的导师拉比（I. I. Rabi，1944年诺贝尔物理学奖）用量子力学的含时薛定谔方程计算二能级与光场相互作用，得到了二能

级原子跃迁的动力学过程，在频谱上显示为拉比振荡。取拉比频率与相互作用时间乘积为π，拉比振荡谱线的峰值便和光场频率精密对应。 原子与微波谐振腔相互作用时，谐振腔的尺度和形状受微波的频率、场分布均匀性的要求限制，而且原子的速度又无法任意控制，这就决定了不可能通过提高微波与原子的作用时间降低谱线宽度。于是拉姆齐受到麦克尔逊干涉仪的启发，发明了了分离振荡场的方法，就是让原子与微波腔作用两次，作用的时间都是t，两次时间间隔为T，然后探测跃迁信号。 原子经过与微波腔两次作用，拉比振荡信号相互干涉，产生拍频信号，即拉姆齐谱线。当T>>t时，谱线中心峰值宽度由T确定，T 越大，峰值宽度越窄，测得的频率精度也就越高。 拉姆齐的分离振荡场测量方法无疑是人类测量技术的一个重要里程碑，这项技术直接导致了原子钟的诞生，给定了人类新的时间标准：一秒钟为铯Cs原子精细能级跃迁频率的倒数。铯原子微波频率标准成为了未来可见光波段频率测量技术的基准。 二、光学频率梳技术与可见光频率测量 可见光频率测量方法最早是从铯Cs 原子精细能级跃迁频率开始（微ａ波），经过一系列保持相位锁定的微波谐波振荡器和特殊激光器，将被测光学频率与Cs 原子微波频率标准连接起来，从而实现对光学频率的绝对测量。然而这种测量方法由于激光器太多，激光间的相互转化积累误差太大，实用性极低，测量精度非常差。 随着基于锁模飞秒脉冲激光的光频梳技术的出现，光学频率的直接测量成为了现实。光学频率梳技术即在时域内锁模飞秒脉冲激光器输出的一系列等间隔的超短脉冲，脉冲宽度为几到几十飞秒，重复频率为几百MHz到几GHz。在频率域内其光谱是由一系列规则等间隔光

1998年诺贝尔物理学奖

·1998年诺贝尔物理学奖——分数量子霍耳效应的发现 1998年诺贝尔物理学奖授予美国加州斯坦福大学的劳克林（Robert https://www.sodocs.net/doc/8a7362820.html,ughlin，195O—），美国纽约哥伦比亚大学与新泽西州贝尔实验室的施特默（Horst L.St rmer，1949—）和美国新泽西州普林斯顿大学电气工程系的崔琦（Daniel C.Tsui，1939—），以表彰他们发现了一种具有分数电荷激发状态的新型量子流体，这种状态起因于所谓的分数量子霍耳效应。 量子流体早在研究极低温状态下的液氦和超导体时就已有所了解。在这些领域里，已经有好几位物理学家获得过诺贝尔物理学奖。例如，卡末林－昂内斯由于液氦的研究和超导电性的发现获1913年诺贝尔物理学奖；朗道由于液氦和超流理论获1962年诺贝尔物理学奖；巴丁、库珀和施里弗由于提出超导电性的BCS 理论获1972年诺贝尔物理学奖；卡皮查由于发现氦的超流动性获1978年诺贝尔物理学奖；柏诺兹和缪勒由于发现高温超导获1987年诺贝尔物理学奖；戴维·李、奥谢罗夫和R.C.里查森则因发现氦－3的超流动性获1996年诺贝尔物理学奖。这么多的物理学家受到如此殊荣，说明凝聚态物理学在20世纪有极大的发展，而低温和超导在这一领域内又具有特殊重要的地位。分数量子霍耳效应正是继高温超导之后凝聚态物理学又一项崭新课题。 分数量子霍耳效应是继霍耳效应和量子霍耳效应①的发现之后发现的又一项有重要意义的凝聚态物质中的宏观量子效应。冯·克利青由于在1980年发现了量子霍耳效应而于1985年获得诺贝尔物理学奖。图98－1表示冯·克利青所得霍耳电阻随磁场变化的台阶形曲线。台阶高度等于物理常数h/e2除以整数i。e 与h是自然的基本常数——e是电子的基本电荷，h是普朗克常数。h/e2值大约 为25kΩ。图中给出了i＝2，3，4，5，6，8，10的各层平台。下面带峰的曲线表示欧姆电阻，在每个平台处趋于消失。量子数i也可用填充因子f 代替，填 充因子f由电子密度和磁通密度确定，可以定义为电子数N与磁通量子数Nφ（＝φ/φ0）之比，即f＝N/Nφ，其中φ为通过某一截面的磁通，φ0为磁通量子， φ0＝h/e＝4.1×10-15Vs.当f是整数时，电子完全填充相应数量的简并能级（朗 道能级），这种情况的量子霍耳效应叫做整数量子霍耳效应，以与分数量子霍耳效应相区别。

1957年诺贝尔物理学奖 杨振宁、李政道

1957年诺贝尔物理学奖杨振宁、李政道。 1976年诺贝尔物理学奖丁肇中。 1986年诺贝尔化学奖李远哲。 1997年诺贝尔物理学奖朱棣文。 1998年诺贝尔物理学奖崔琦。 2000年诺贝尔文学奖高行健。 1908年诺贝尔化学奖钱永健。 高行健是法籍华人，其余为美籍华人。 杨振宁，安徽省合肥市人。著名美籍华裔科学家、物理学大师、诺贝尔物理学奖获得者。1957年由于与李政道提出的“弱相互作用中宇称不守恒”观念被实验证明而共同获得诺贝尔物理学奖. 杨振宁是1922年10月1日生于安徽合肥（后来他的出生日期在1945年的出国护照上误写成了1922年9月22日）。他出生不满周岁，父亲杨武之考取公费留美而出国了。4岁时，母亲开始教他认字，1年多的时间教了他3千个字。杨振宁读小学时，数学和语文成绩都很好。中学还没有毕业，就考入了西南联大，那是在1938年，他才16岁。1942年，20岁的杨振宁大学毕业，随即进入西南联大的研究院。赴美入芝加哥大学 李振道，祖籍江苏苏州，父亲李骏康是金陵大学农化系首届毕业生。李政道曾在东吴附中，江西联合中学等校就读。因抗战，中学未毕业。1943年因以同等学历考入迁至贵州的浙江大学物理系，由此走上物理学之路，师从束星北、王淦昌等教授。 丁肇中1936年1月27日生于山东日照，先后在重庆、南京和青岛上小学。1948年随父母去台湾，又在台中读了一年小学。1949年丁肇中先考入台北成功中学，次年入台湾建国中学，接受严格的教育，他的数学、物理和历史学习成绩优秀。1955年建国中学高中部毕业，考入成功大学机械工程系。1956年转到美国密歇根大学，在物理系和数学系学习，1960年获硕士学位，1962年获物理学博士学位。 崔琦1939年2月28日，出生在中国河南省平顶山市宝丰县肖旗乡范庄村一个农民家庭，在村里小学毕业后，他于1951年在北京读书，次年到香港培正中学就读。1957年香港培正中学毕业，1958年赴美国深造，就读于伊利诺伊州奥古斯塔纳学院。 高行健出生于江西赣州，父亲是一名银行职员，母亲是基督教青年会成员，做过抗日剧团的演员。在母亲的影响下，高行健对戏剧、写作产生了兴趣，从小就有涂鸦的爱好。1950年，高行健全家搬到了南京 1952年，高行健就读于南京市第十中学，以前这所中学是一个教会学校（金陵大学附属中学），能够接触到许多的西方翻译来的著作。另外高行健师从画家恽宗瀛先生学画素描、水彩、油画以及泥塑。对这段时光，高行健回忆到：“我的底子是在那打下的。我的中学生活完全像是生活在梦里”。高行健1981年的著作《现代小说初探》1957年，高行健高中毕业，听从母亲的建议，没有报考中央美术学院，而考入了北京外国语学院。

1955年诺贝尔物理学奖

1955年诺贝尔物理学奖 1955年的物理学奖，被美国的两位物理学家分享，他们是威利斯·兰姆（Willis https://www.sodocs.net/doc/8a7362820.html,mb）和波利卡普·库什（Polykarp Kusch）。兰姆使用微波技术探究氢原子的精细结构，发现了兰姆位移；库什使用射频束精确地测量了电子的磁矩，完善了核理论。二人都对量子电动力学的创立和发展起到重大的推动作用。 兰姆和库什都是在第二次世界大战前不久进入哥伦比亚大学辐射实验室的，两人都是拉比的追随者与合作者。兰姆先是从事理论研究，发表过多篇论文。库什则直接参与了拉比的磁共振方法研究。他们二人在第二次世界大战期间都从事过雷达技术的工作，从而促使他们对微波有所了解，并在后来的实验中用到这一技术。他们在同一个实验室中工作，但分别领导着一个小组，在同一年完成并且可以用同样的原理来解释各自的发现，这一原理就是关于电子与电磁辐射相互作用的理论。显然，他们的研究工作是相互促进的，尽管使用的方法与实验装置有所不同。 威利斯·尤金·兰姆（Willis Eugene Lamb，1913—2008），出生于美国加利福尼亚州的洛杉矶，父亲是一位电话工程师。1930年，兰姆进入伯克利加州大学，1934年获化学学士学位。随后在奥本海默的指导下研究理论物理学，1934年获得博士学位。1938年，兰姆到哥伦比亚大学任教。从1943年到1951年，兰姆在哥伦比亚大学辐射实验室工作，在那里完成了他的主要成就。2008年，逝世于亚利桑那洲的图森。 1

兰姆的发现与氢原子有关，氢原子中有一个电子，沿一系列的轨道绕其核旋转，每条轨道对应于确定的能级，各能级都具有精细结构。长期以来，精细结构的解释是使用狄拉克的相对论性量子力学，并且得到了公认。然而，用光学方法验证狄拉克的精细结构理论，历经一二十年，始终未获得成功。 氢光谱作为最典型、最简单的一种原子光谱，对它的研究历时一百多年。1885年，巴耳末发现14根氢谱线的波长可以用一个简单的公式来表示，这就是巴耳末公式。随后不久的1887年，迈克尔逊和莫雷发现这一谱系的第一条谱线Hα线有精细结构，当时由于谱线本底太强，无法分辨结构的细节，只能认为是由双线组成。后人根据谱线强度的包络线作出种种猜测，例如，有人认为里面包含五条强度不等的细线。1913年，玻尔提出定态跃迁原子模型，成功地推出了巴耳末公式，然而仍不能解释精细结构。1916年，索末菲对玻尔的理论进行了修正，计算出了双线的理论值，与实验所得基本吻合。1926年，海林堡等人用量子力学计算能级，与索末菲的结果稍有出入。1928年，狄拉克用相对论量子力学，考虑到自旋和轨道耦合，提出了狄拉克方程，可以描述氢原子的能级，据此得出氢光谱中Hα的精细结构。只是由于与Hα有关的能级中22S1/2和22P1/2、32S1/2和32P1/2、32S3/2和32P3/2能级分别相等，所以实际上Hα只有五个成分。 为了检验狄拉克理论的正确性，人们对氢光谱作了大量的光学实验，均未有定论。其中只有加州理工学院的豪斯顿（W.V.Houston）和谢玉铭的实验取得了明确结论，他们的实 2

历年诺贝尔物理学奖得主(1901-2016)汇总

历年诺贝尔物理学奖得主(1901-2016)年份获奖者国籍获奖原因 1901年威廉·康拉德·伦琴德国“发现不寻常的射线，之后以他的名字命名”（即X 射线，又称伦琴射线，并伦琴做为辐射量的单位） 1902年亨得里克·洛仑兹荷兰 “关于磁场对辐射现象影响的研究”（即塞曼效应）彼得·塞曼荷兰 1903年亨利·贝克勒法国“发现天然放射性” 皮埃尔·居里法国“他们对亨利·贝克勒教授所发现的放射性现象的 共同研究” 玛丽·居里法国 1904年约翰·威廉·斯特拉斯英国“对那些重要的气体的密度的测定，以及由这些研究而发现氩”（对氢气、氧气、氮气等气体密度的测量，并因测量氮气而发现氩） 1905年菲利普·爱德华·安 东·冯·莱纳德 德国“关于阴极射线的研究” 1906年约瑟夫·汤姆孙英国"对气体导电的理论和实验研究" 1907年阿尔伯特·迈克耳孙美国“他的精密光学仪器，以及借助它们所做的光谱学和计量学研究” 1908年加布里埃尔·李普曼法国“他的利用干涉现象来重现色彩于照片上的方法” 1909年古列尔莫·马可尼意大利 “他们对无线电报的发展的贡献”卡尔·费迪南德·布劳恩德国 1910年范德华荷兰“关于气体和液体的状态方程的研究”1911年威廉·维恩德国“发现那些影响热辐射的定律” 1912年尼尔斯·古斯塔夫·达伦瑞典“发明用于控制灯塔和浮标中气体蓄积器的自动调节阀” 1913年海克·卡末林·昂内斯荷兰“他在低温下物体性质的研究，尤其是液态氦的制成” 1914年马克斯·冯·劳厄德国“发现晶体中的X射线衍射现象” 1915年威廉·亨利·布拉格英国 “用X射线对晶体结构的研究”威廉·劳伦斯·布拉格英国 1917年查尔斯·格洛弗·巴克拉英国“发现元素的特征伦琴辐射” 1918年马克斯·普朗克德国“因他的对量子的发现而推动物理学的发展” 1919年约翰尼斯·斯塔克德国“发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下谱线的分裂现象” 1920年夏尔·爱德华·纪尧姆瑞士“他的，推动物理学的精密测量的，有关镍钢合金的反常现象的发现” 1921年阿尔伯特·爱因斯坦德国“他对理论物理学的成就，特别是光电效应定律的发现” 1922年尼尔斯·玻尔丹麦“他对原子结构以及由原子发射出的辐射的研究”1923年罗伯特·安德鲁·密立根美国“他的关于基本电荷以及光电效应的工作” 1924年卡尔·曼内·乔奇·塞格 巴恩 瑞典“他在X射线光谱学领域的发现和研究”[3]

历届诺贝尔物理学奖

历届诺贝尔物理学奖 1901年威尔姆·康拉德·伦琴（德国人）发现X 射线 1902年亨德瑞克·安图恩·洛伦兹、P. 塞曼（荷兰人）研究磁场对辐射的影响 1903年安东尼·亨利·贝克勒尔（法国人）发现物质的放射性皮埃尔·居里（法国人）、玛丽·居里（波兰人）从事放射性研究 1904年J.W.瑞利（英国人）从事气体密度的研究并发现氩元素 1905年P.E.A.雷纳尔德（德国人）从事阴极线的研究 1906年约瑟夫·约翰·汤姆生（英国人）对气体放电理论和实验研究作出重要贡献1907年 A.A.迈克尔逊（美国人）发明了光学干涉仪并且借助这些仪器进行光谱学和度量学的研究 1908年加布里埃尔·李普曼（法国人）发明了彩色照相干涉法（即李普曼干涉定律）1909年伽利尔摩·马可尼（意大利人）、K . F. 布劳恩（德国人）开发了无线电通信O.W.理查森（英国人）从事热离子现象的研究，特别是发现理查森定律 1910年翰尼斯·迪德里克·范德华（荷兰人）从事气态和液态议程式方面的研究1911年W.维恩（德国人）发现热辐射定律 1912年N.G.达伦（瑞典人）发明了可以和燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动节装置 1913年H·卡末林—昂内斯（荷兰人）从事液体氦的超导研究 1914年马克斯·凡·劳厄（德国人）发现晶体中的X射线衍射现象 1915年威廉·亨利·布拉格、威廉·劳伦斯·布拉格（英国人）借助X射线，对晶体结构进行分析 1916年未颁奖 1917年 C.G.巴克拉（英国人）发现元素的次级X 辐射的特征 1918年马克斯·卡尔·欧内斯特·路德维希·普朗克（德国人）对确立量子理论作出巨大贡献 1919年J.斯塔克（德国人）发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象 1920年 C.E.纪尧姆（瑞士人）发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性

1918年诺贝尔物理学奖——能量子的发现

1918年诺贝尔物理学奖——能量子的发现 1918年诺贝尔物理学奖授予德国柏林大学的普朗克（Max KarlErnst Ludwig Planck ，1858—1947），以承认他发现能量子对物理学的进展所作的贡献。 1895年前后，普朗克正在德国柏林大学当理论物理学教授，由于鲁本斯（H.Rubens ）的介绍，经常参加以基本量度基准为主要任务的德国帝国技术物理研究所（Physikalisch Technische Reichsanstalt ，简称PTR ）有关热辐射的讨论。这时PTR 的理论核心人物维恩（W.Wien ）因故离开PTR ，PTR 的实验研究成果需要有理论研究工作者的配合，普朗克正好补了这个空缺。 维恩在1893年提出了关于辐射能量分布的定律，即著名的维恩分布定律： T a e b u --=5λ 其中u 表示能量随波长λ分布的函数，也叫能量密度，T 表示绝对温度，a ，b 是两个任意常数。 维恩分布定律发表后引起了物理学界的注意。实验物理学家力图用更精确的实验予以检验；理论物理学家则希望把它纳入热力学的理论体系。普朗克认为维恩的推导过程不大令人信服，假设太多，似乎是凑出来的。于是从1897年起，普朗克就投身于这个问题的研究。他企图用更系统的方法以尽量少的假设从基本理论推出维恩公式。经过二三年的努力，终于在1899年达到了目的。他把电磁理论用于热辐射和谐振子的相互作用，通过熵的计算，得到了维恩分布定律，从而使这个定律获得了普遍的意义。 然而就在这时，PTR 成员的实验结果表明维恩分布定律与实验有偏差。1899年卢梅尔（O.R.Lummer ）与普林舍姆（E.Pringsheim ）向德国物理学会报告说，他们把空腔加热到800K ～1400K ，所测波长为0.2μm ～6μm ，得到的能量分布曲线基本上与维恩公式相符，但公式中的常数，似乎随温度的升高略有增加。第二年2月，他们再次报告，在长波方向（他们的实验测得8μm ）有系统偏差。 根据维恩公式，应有：lnu=ln （bλ-5）T a λ- 从而lnu ～T 1曲线应为一根直线。但是，他们却发现温度越高，偏离得越厉害。 接着，鲁本斯和库尔班（F.Kurlbaum ）将长波测量扩展到5.2μm 。他们发现在长波区域辐射能量分布函数（即能量密度）与绝对温度成正比。 普朗克刚刚从经典理论推导出的辐射能量分布定律，看来又需作某些修正。正在这时，瑞利（Lord Rayleigh ）从另一途径也提出了能量分布定律。

近五年诺贝尔物理学奖简介

2008年至2012年诺贝尔物理学奖获得者及其主要贡献简介 获奖年度：2012年 获奖者：沙吉·哈罗彻（Serge Haroche）大卫·温兰德（David J. Wineland） 获奖者简介：沙吉·哈罗彻１９４４年生于摩洛哥的卡萨布兰卡，现为法 国籍。他１９７１年在巴黎第六大学获得博士学位，曾任职于法国国家科研中心和法国综合理工大学，现为法兰西学院和巴黎高等师范学院教授。 大卫·温兰德１９４４年生于美国密尔沃基，１９７０年在哈佛大学获得博士学位，现任职于美国国家标准与技术研究所和科罗拉多大学博尔德分校。 获奖原因 瑞典皇家科学院授予这二人奖项的原因是他们在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”。 塞尔日·阿罗什和大卫·维因兰德独立地发明并拓展出能够在保持个体粒子的量子力学属性的情况下对其进行测量和操控的方法，而这在之前被认为是不能实现的。 在不破坏单个量子粒子的前提下实现对其直接观测，两位获奖者以这样的方式为量子物理学实验新纪元开辟了一扇大门。对于单个光子或物质粒子来说，经典物理学定律已不再适用，量子物理学开始“接手”。但从环境中分离出单个粒子并非易事，而且一旦粒子融入外在世界，其神秘的量子性质便会消失。因此，许多通过量子物理学推测出来的现象看似荒诞，也不能被直接观测到，研究人员也只能进行一些猜想实验，试图从原理上证明这些荒诞的现象。 通过巧妙的实验方法，阿罗什和维因兰德与研究小组一起成功地实现对量子碎片的测量和控制，颠覆了之前人们认为的其无法被直接观测到的看法。这套新方法允许他们检验、控制并计算粒子。 两位获奖者均在量子光学领域研究光与物质间的基本相互作用，这一领域自1980年代中期以来获得了相当多的成就。他们的突破性的方法，使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步。就如传统计算机在上世纪的影响那样，或许量子计算机将在本世纪以同样根本性的方式改变我们的日常生活。极端精准的时钟在他们研究的推动下应运而生，有望成为未来新型时间标准的基础，而其精准度超越现代铯时钟百倍以上。

2007年度的诺贝尔物理学奖已经揭晓

2007年度的诺贝尔物理学奖已经揭晓，将授予两位物理学家：来自法国Paris-Sud大学的Albert Fert以及德国尤里希研究中心（Forschungszentrum Jülich）的Peter Grünberg，以表彰他们对于发现巨磁阻效应（GMR: Giant Magnetoresistance）所作出的贡献。他们于1988年独立作出的发现极大地提高了电脑硬盘的数据存储量。Fert和Grünberg将分享总金额为一千万瑞士法郎的奖金，大概相当于一百五十万美元。 巨磁阻效应是指当铁磁材料（Ferromagnetic）和非磁性金属（Non-Magnetic Metal）层交替组合成的材料在足够强的磁场中时电阻突然巨幅下降的现象。特别值得注意的是，如果相邻材料中的磁化方向平行的时候，电阻会变得很低；而当磁化方向相反的时候电阻则会变得很大。电阻值的这种变化是由于不同自旋的电子在单层磁化材料中散射性质不同而造成的。 巨磁阻效应自从被发现以来就被用于开发研制用于硬磁盘的体积小而灵敏的数据读出头（Read Head）。这使得存储单字节数据所需的磁性材料尺寸大为减少，从而使得磁盘的存储能力得到大幅度的提高。第一个商业化生产的数据读取探头是由IBM公司于1997年投放市场的，到目前为止，巨磁阻技术已经成为全世界几乎所有电脑、数码相机、MP3播放器的标准技术。 在Grünberg最初的工作中他和他领导的小组只是研究了由铁、铬（Chromium）、铁三层材料组成的样品，实验结果显示电阻下降了1.5%。而Fert及其同事则研究了由铁和铬组成的多层材料样品，使得电阻下降了50%。 来自剑桥大学的一位物理学家Tony Bland介绍说："这些材料一开始看起来非常玄秒，但是最后发现它们有非常巨大的应用价值。它们为生产商业化的大容量信息存储器铺平了道路。同时它们也为进一步探索新物理--比如隧穿磁阻效应（TMR: Tunneling Magnetoresistance）、自旋电子学（Spintronics）以及新的传感器技术--奠定了基础。但是大家应该注意到的是：巨磁阻效应已经是一种非常成熟的旧技术了，目前人们感兴趣的问题是如何将隧穿磁阻效应开发为未来的新技术宠儿。" 隧穿磁阻效应会在比巨磁阻效应中更弱的磁场下就获得显著的电阻改变。 获奖者简介 Albert Fert于1938年生于法国的卡尔卡松（Carcassone），获得法国奥赛（Orsay）的Paris-Sud 大学博士学位。他目前是奥赛CNRS/Thales UnitéMixte de Physique科学主管。 Peter Grünberg于1939年生于皮尔森（Pilsen）市（目前属于捷克共和国），德国国籍。获得德国达姆施塔特（Darmstadt）工业技术大学（Technische Universit?t）物理学博士学位。 Grünberg享有巨磁阻技术的一项专利，他最初提交论文的时间要比Fert稍微早一些，虽然Fert的文章发表得更早。Bland评论说："Fert准确地描述了现象背后的物理而Grünberg则一

1989年诺贝尔物理学奖

1989年诺贝尔物理学奖 1989年物理学奖，由三位物理学家分享，他们是美国的诺曼·拉姆齐（Norman F.Ramscy）（获得奖金的一半）、汉斯·德默尔特（Hans G.Dehmel）和德国的沃尔夫冈·保罗（Wolfgang Paul）（分享另一半奖金）。拉姆齐发明了分离振荡场方法及用之于氢微波激射器及其它原子钟。德默尔特和保罗发展了原子精确光谱学和开发离子陷阱技术。 诺曼·拉姆齐（Norman F.Ramscy，1915—2011），出生于美国华盛顿特区。母亲是德国移民，曾是大学数学教师，父亲是西点军校毕业生，当过美军军官。由于父亲工作没有固定地点，他小时候常随家周游世界，学习不按常规，基本上靠自学。 1919年，第一次世界大战刚刚结束，他父亲被派往法国任职，母亲带着小拉姆齐同父亲一起来到了法国巴黎。母亲喜爱艺术，来到巴黎这个艺术之都后，产生了一个念头：每个月带儿子参观两次卢浮宫，让儿子从小接受艺术的熏陶。但第一次参观卢浮宫，拉姆齐就让母亲大失所望，他对艺术不感兴趣，一件作品是只看两眼便催促母亲赶快走。后来母亲领他去科技博物馆，意外发现他对那里的展品十分感兴趣，甚至有些流连忘返。于是母亲改变了计划，决定每个月带儿子参观两次科技博物馆。 拉姆齐早年对科学的兴趣是通过阅读一篇关于原子的量子理论的文章而激发的。当时他并不认为物理可作为自己的职业。父母曾指望他步父亲的后尘去西点学军事，可是当时 1

他还太小，于是就申请了一项奖学金到堪萨斯大学哥伦比亚学院上学，专业是数学。由于他每年都获得竞赛优胜奖，在高年级时竟然得到了只有研究生才能从事的教学助理的职位。1935年拉姆齐从哥伦比亚大学毕业，由于兴趣转向，改为攻读物理学，他得到奖学金到英国剑桥大学卡文迪什实验室学习。卡文迪什实验室可谓群英荟萃，是20世纪前期物理革命的发祥地之一，先后有二十多人获得诺贝尔奖。在那里，拉姆齐第一次接触到分子束方法，为他日后的科学研究打下了坚实的基础。后来，拉姆齐又回到哥伦比亚大学跟随拉比做博士论文。拉比不仅在研究方面成果辉煌，而且在教书育人方面也卓有成就，在他的学生和学生的学生中，先后有十多人获得了诺贝尔奖，被称之为“拉比树”。后来，拉姆齐在这些人中，创造了三个记录：取得博士学位最快（只用了一年）、获得奖学金最多、荣获诺贝尔奖时的年龄最大（74岁）。 1947年，拉姆齐转到哈佛大学，在那里一直工作了40年。他建立了分子束实验室，以便精确地进行磁共振实验。当时遇到的主要困难是没有足够均匀的磁场，这促使他发明了分离振荡场方法。分离振荡场方法不但为铯原子钟的研制奠定了基础，还使他们有可能测量许多不同分子的分子特性和磁特性，其中包括核自旋、核磁矩和电四极矩，分子旋转磁矩、自旋-旋转相互作用、分子中电子的分布等等。 进入20世纪90年代，拉姆齐还在进行分子束和中子束的研究。他主持建设了哈佛大学的回旋加速器实验室，并用这台加速器进行质子-质子散射研究。 拉姆齐虽然基本上是一位实验物理学家，但他对理论也 2

【历届诺贝尔奖得主(三)】1937年物理学奖

物理学奖 英国,汤姆逊(GeorgePagetThomson1892-1975),发现电子在晶体中的衍射现象 汤姆逊，英国物理学家，世界著名的卡文迪什研究所所长。 约瑟夫·约翰·汤姆逊 Thomson，JosephJohn约瑟夫·约翰·汤姆逊（1856～1940年）。1891年用法拉第管开始了原子核结构的理论研究。他研究了阴极射线在磁场和电场中的偏转，作了比值e/m（电子的电荷与质量之比）的测定，结果他从实验上发现了电子的存在。他把电子看成原子的组成部分，用原子内电子的数目和分布来解释元素的化学性质。提出了原子模型，把原子看成是一个带正电的球，电子在球内运动。他还进一步研究了原子的内部构造和阳极射线。1912年与阿斯顿共同进行阳极射线的质量分析，发现了氖的同位素。1906年他因在气体导电研究方面的成就获得了诺贝尔物理学奖。另有，威廉·汤姆逊（1824～1907年）。亦译为汤姆生。英国物理学家。 汤姆逊集团 THOMSON汤姆逊是法国最大的国有企业集团，具有100多年的历史， 是全球四大消费电子类生产商之一，他在其所有涉足的业务领域中都处于世界领导地位。 汤姆逊公司的主要业务集中在视听通讯产品系列和数码技术处理的范围，业务遍及100多个国家和地区， 全球雇员72000多人，其中42%在美洲，32%在亚洲，26%在欧洲；汤姆逊公司拥有超过34000项业务领域的技术专利权和6000多项发明。 汤姆逊集团目前在中国约有11,000名员工，主要从事制造、研发、专利许可以及营销工作。其中，大约100名的高素质人员受聘于新近在北京落成的研发中心。2003年，汤姆逊集团在中国的运营收入达4.5亿欧元。 为成为媒体与娱乐业的最佳合作伙伴而努力 自1968年以来，汤姆逊集团开展了一系列生产、开发以及销售活动，一直致力于中国的产业和经济发展。 汤姆逊集团对媒体娱乐市场越来越关注，这无疑为中国的媒体娱乐经济起到了推波助澜的作用。再加上2008北京奥运会这一盛事，中国的媒体娱乐产业在各方面都得到了飞速的发展。 随着国外影像制品的大量引进，中国国内电影电视的质量和数量将不断得到重视。这些工艺技术的需求，更加突出了汤姆逊在以下方面的领导趋势： 电影、电视以及广告的后期制作和特效处理； 数字影院–在中国主要城市建成大型多幕影院并促进全国各地的影院建设； 网络电视——现有有线电视网的补充； 数字广播电视节目以及与之相关的传输安全问题； 高清电视、数字有线电视、地面电视、卫星电视、三重播放系统（Tripleplay——影像、声音、数据同步传输）、数字移动电视等等。 实际上，中国政府计划在2008年之前在全国范围内实现电视的数字联播，使每一个人都能够实时体验奥林匹克盛会的整个过程。为把握这一时机，汤姆逊集团也积极与中国各大企业团体合作，引进先进的技术工艺，以适应不断发展的数字市场的需求，并为各项技术标准的建立提供帮助。此外，集团还与中国一些研究院和大学建立了合作关系，将先进的知识和数字技术传入中国。

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---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 激光技术PPT讲稿 激光冷却技术 PPT 讲稿同学们，下午好。 我今天选择的主题是激光冷却技术。 这门技术从它的产生，进一步发展到完善有几十年的时间跨度，是一段很有意思的历程。 我是来自201 班的彭锡亮。 今天的介绍将分四个部分： 通过对于温度跨度的探讨来了解激光冷却技术出现的原因，然后介绍激光冷却技术的基本原理和进一步的发展。 最后，简要介绍该技术的应用和前景。 一、引言谈到温度，最直接的感受就是气温。 我们人类是恒温动物，温度范围从 35-42摄氏度。 那么宇宙的温度跨度如何？我们知道物理学的研究对象是宇宙中客观存在的万事万物。 宇宙的温度跨度决定我们实验室中所应实现的温度。 1、常见物体的温度？ 0.00000017K： 金属铷发生玻色爱因斯坦凝聚0.000002K： 金属钠发生玻色爱因斯坦凝聚‐268.95℃（ 4.2K）： 金属汞出现超导现象‐260℃（ 13.15K）： 星际尘埃温度： 在寒冷的宇宙空间，星际尘埃的温度可低达‐260℃‐130℃ 1 / 9

（ 143.15K）： 地球最低气温： 地球上最低气温出现在南极最高峰文森峰，这里年平均气温‐129℃，夏日平均气温‐117.7℃。 ‐52.3℃（ 220.85K）： 中国最冷气温1969 年 2 月 13 日黑龙江省漠河气象站0℃（ 273.15K）： 水的凝固点100℃： 水的沸点700℃： 烟头、蚊香的温度800℃： 火山熔岩温度6000℃： 太阳表面温度1000000℃： 日冕温度10000000℃中子星表面510000000℃： 人类创造的最高温度： 美国新泽西的普林斯顿等离子物理实验室中的托卡马克核聚变反应堆利用氘和氚的等离子混合体于 1994 年 5 月27 日创造出来的2、为什么要研究激光冷却技术？科学技术研究的需要，举例： 实现玻色爱因斯坦凝聚对于温度的要求。 1925 年爱因斯坦等人提出理论，但实验验证却在 1995 年。 还有很多科学研究需要。 冷却原子最初是为了降低它们的热运动速度，以便精确地测

【历届诺贝尔奖得主(九)】1997年物理学奖1

1997年12月10日第九十七届诺贝尔奖颁发。 物理学奖 美籍华裔科学家朱棣文、美国科学家菲利普斯、法国科学家科昂·塔努吉因发明了用激光冷却和俘获原子的方法，而共同获得诺贝尔物理学奖。 朱棣文（StevenChu，1948年2月28日－），美国华裔物理学家，生于美国圣路易斯；因“发展了用激光冷却和捕获原子的方法”而获得1997年诺贝尔物理学奖。现任美国能源部部长。 生平简介 朱棣文(1948.2)男，祖籍江苏太仓，生于美国密苏里州圣路易斯。汉族，1997年获诺贝尔物理学奖。中国 工作的朱棣文 科学院外籍院士，美国第56届当选总统奥巴马提名美国能源部长。 工作的朱棣文朱棣文的父 亲朱汝瑾是太仓人，母亲李静贞是天津人，他的祖父母也是太仓人。他们40年代来到美国育有三子，都学有所成。朱棣文排行老二。在太仓创建了朱棣文小学，1998年曾经访校一次。 朱棣文1970年毕业于罗切斯特大学，获数学学士和物理学学士学位，1976年获加利福尼亚大学伯克利分校物理学博士学位，后留校做了两年博士后研究，1978年到贝尔电话实验室工作，1983年任该实验室量子电子学研究部主任。1987年任美国斯坦福大学物理学教授，1990年任该校物理系主任。1993年6月被选为美国国家科学院院士。1997年因“发明了用激光冷却和俘获原子的方法”荣获诺贝尔物理学奖，与他同获该奖项的是美国科学家威廉·菲利普斯和一名法国学者。还曾获费萨尔国王国际科学奖。1998年6月5日，当选为中国科学院外籍院士。2004年6月被任命为位于加利福尼亚州的美国能源部下属的劳伦斯·伯克利国家实验室主任。2008年获得美国第56届当选总统奥巴马提名出任美国能源部长。 朱棣文高中毕业时，父亲本不赞成他选择物理学，认为善於绘画的他应该去学建筑，因为物理学界高手太多，不易出成就，而且做实验是枯燥无味的，然而朱棣文却对物理学情有独钟，学问做得津津有味。从1983年起朱棣文开始从事原子冷却技术的研究，1985年发表第一篇学术论文。他荣获诺贝尔奖的科研项目的主要工作是1987年到1992年期间在斯坦福大学完成的。 朱棣文从事的是目前世界上最尖端的激光致冷捕捉技术研究，有着非常广泛的实际用途，这项研究为帮助人类了解放射线与物质之间的相互作用，特别是深入理解气体在低温下的量子物理特性开辟了道路。在原子与分子物理学中，研究气体的原子与分子相当困难，因为它们即使在室温下，也会以上百公里的速度朝四面八方移动,唯一可行的方法是冷却,然而，一般冷却方法会让气体凝结为液体进而结冻。朱棣文等3位学者则利用激光达到冷却气体的效果，即用激光束(molassos)达到万分之一绝对温度，等于非常接近绝对零度(摄氏零下273度)。原子一旦陷入其中，速度将变得非常缓慢，而变得容易俘获。该技术可以用来做精确测量，特别是做"重力测量"；人们还可以利用此技术做成重力分析图，由此解开地球上的许多谜团：例如观察油田的内层、勘探海底或地层内的矿物质，在生物科技上可以解读去氧核糖核酸(DNA)的密码；科学家还可以借此研究“原子激光”，制造精密的电子元件；也可以测量万有引力，进一步发展太空宇航系统，进行准确的地面卫星定位。科学家们普遍认为，这的确是一个了不起的研究成果。

1983年诺贝尔物理学奖——天体物理学的成就

1983年诺贝尔物理学奖——天体物理学的成就 1983年诺贝尔物理学奖一半授予美国伊利诺斯州芝加哥大学的钱德拉塞卡尔（Subrahmanyan Chandrasekhar，19l0—1995），以表彰他对恒星结构和演变有重要意义的物理过程的理论研究；另一半授予加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的W.A.福勒（William AlfredFowler，1911—1995），以表彰他对宇宙中化学元素的形成有重要意义的核反应的理论和实验研究。 钱德拉塞卡尔是另一诺贝尔物理学奖获得者拉曼（SirChandrasekhara Venkata Raman）的外甥，1910年10月19日出生于巴基斯坦的拉合尔，1930年毕业于印度马德拉斯大学，后在英国剑桥大学学习和任教。1937年移居美国。 钱德拉塞卡尔的主要贡献是发展了白矮星①理论。 白矮星的特性是大约在1915年由美国天文学家亚当斯（W.S.Adams）发现的。1925年英国物理学家R.H.福勒（R.H.Fowler）用物质简并假说解释了白矮星的巨大密度。物质简并假说称，电子和电离的核在极大的压力下组成高度密集的物质。1926年爱丁顿（A.S.Eddington ）建议，氢转变为氦是恒星能量的可能泉源，这就为恒星演化理论奠定了基础。 1930年—1936年，钱德拉塞卡尔在剑桥大学三一学院工作期间，就投入到了白矮星的研究之中。他找到了决定恒星生命的基本参数，通过应用相对论和量子力学，利用简并电子气体的物态方程，为白矮星的演化过程建立了合理的模型，并作出了如下预测： 1.白矮星的质量越大，其半径越小； 2.白矮星的质量不会大于太阳质量的1.44倍（这个值被称为钱德拉塞卡尔极限）； 3.质量更大的恒星必须通过某些形式的质量转化，也许要经过大爆炸，才能最后归宿为白矮星。 钱德拉塞卡尔的理论解释了恒星演化的最后过程，因此对宇宙学作出了重大贡献。1939年他在全面研究了恒星结构的基础上出版了《恒星结构研究导论》一书，系统总结了他的白矮星理论。他还在恒星和行星大气的辐射转移理论、星系动力学、等离子体天体物理学、宇宙磁流体力学等方面进行了许多工作。 钱德拉塞卡尔1995年8月21日由于心脏病发作而去世，享年84岁。他在晚年时潜心研究牛顿的《自然哲学的数学原理》。1995年3月20日他还在美国物理学会圣何塞年会上做过题为“牛顿…原理?的一些命题”的特邀报告。当时他正在写一本有关牛顿的书。 W.A.福勒1911年8月9日出生于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。由于从事与