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激光研究 美法加3人共享殊榮 55年首名女性獲物理獎

今年贏得諾貝爾物理學獎的3人中,美國學者阿斯京以96歲之齡得獎是歷來最年長的諾貝爾獎得主,而加拿大女學者絲特利克蘭德則成了近55年來首名女性獲諾貝爾物理學獎。另一位得獎者是法國巴黎綜合理工學院學者摩勞。

諾貝爾獎長久以來都被抨擊得獎女性人數不及男性學者,外界有聲音呼籲改革評選機制。去年瑞典皇家科學院表示會嘗試主動鼓勵提名女性學者,以解決男女比例不平衡的問題。今次絲特利克蘭德成為歷來第3名獲諾貝爾物理學獎的女性,亦是55年來第一人。
過去兩名女得獎者是1903年獲獎的法國科學家居禮夫人和1963年得獎的美國科學家梅耶。
59歲的絲特利克蘭德受訪稱對獲獎感到難以置信,並稱女性物理學家的成就值得表揚。她說:“這太瘋狂了,我不敢相信這是真的,我非常高興。顯然我們必須重視女物理學家。希望可加快往前邁進的速度,將有更多的女性能夠獲獎。我很榮幸能成為其中一員。”
有趣的是,這位1989年於美國紐約羅徹斯特大學取得博士學位、目前任職加拿大滑鐵盧大學助理教授的物理學家,於周二才在英文版維基百科“擁有”自己的專頁,證明她在獲獎前在外界的認知度相當有限,有女權組織更認為這代表女性在科學界不受重視。
德裔美籍物理學家格佩特—梅耶因發展了解釋原子核結構的數學模型,而於1963年獲獎。而在1903年獲獎的居里夫人,和丈夫居里、貝可勒爾,因研究電離輻射現象而獲獎。

96歲“光鉗之父”最年長得獎者仍忙研究
獲譽為“光鉗之父”的阿斯京年屆96歲,是史上最年長的諾貝爾得獎者。阿斯京至今仍積極參與研究工作,他在路透社訪問中表示,正忙於撰寫有關太陽能的重要論文。他回應得獎時稱:“我很驚訝,“有人今早打電話吵醒我才知道。”。
阿斯京1922年出生美國紐約市布魯克林,二戰時就讀哥倫比亞大學物理學系期間,曾為美軍雷達系統建造磁控管。他其後到康奈爾大學攻讀核子物理學博士畢業後,到貝爾實驗室工作,展開其漫長的研究生涯,至1992年才退休。
研究有很多“第一”擁47專利
美國光學會形容,他的研究有很多“第一”:首個發現光能的力對原子的影響、首個對原子進行雷射冷卻,和首個發現光能的力可“抓住”原子。阿斯京已出版多篇論文並持有47項專利。他的研究亦成為1997年諾貝爾物理學獎得主朱棣文關於原子和粒子的雷射冷卻研究基礎。
在阿斯京之前的最年老諾獎得主(不計經濟學獎),是2002年的物理學獎得主戴維斯,得獎時88歲,而2007年的文學獎得主萊辛,得獎時亦是88歲。此外,瑞典中央銀行以諾貝爾名義設立的經濟學獎,2007年的得主赫維克獲獎時90歲,2012年得主沙普利獲獎時89歲。

三學者激光研究造福世人
74歲的摩勞早獲譽為激光物理學傳奇人物,但對自己贏得諾貝爾獎仍感難以置信:“從不覺得可得到這個等級的榮譽。很高興能與舊生絲特利克蘭德分享殊榮,還有我十分尊敬的阿斯京。希望得獎讓人更關注這重要領域。”
評獎委員會讚揚他們3人在激光物理學的突破。把激光當成鉗子把微小物件抓定,把激光變成最精細的切割刀,3位得主以不同方式將激光變成工具,從生物學研究到激光矯視,造福世人。
來自新澤西州貝爾實驗室的阿斯京以發明“光學鑷子和其對生物系統的應用”獲獎,他在1987年發明的光鑷工具“光鉗”(Optical Tweezers)能“夾”住微小如原子、病毒以及活細胞等物體又不會破壞它們,這讓研究人員實現了科幻小說中的場景——利用激光束操縱和移動物體。這是他1952至1991年任職於貝爾實驗室的研究發現。
評審形容,阿斯京的光鉗,如同把科幻劇《星空奇遇》以光隔空吸物變成現實。首個激光器在1960年發明後,阿斯京就在貝爾實驗室作出天馬行空的測試。他想到激光的高度集中性,令其擊向物件的輻射壓能量有可能推動物件。
他把激光射向只有幾微米大的透明微珠,微珠果然被推動,但令他意外的是微珠被推到光束中心位置,因為光束中心強度最大,離中心越遠部分光度遞減,產生的壓強梯度力把微珠推到中心。他進一步以透鏡將激光束聚焦,令光把微珠捉停,成為光鉗。
光鉗可捕捉細菌病毒
光鉗其後連原子也可捉停,但阿斯京想到另一妙用,就是用於捕捉活生生的細菌、病毒和細胞,可不接觸物件就將它們舞來弄去,令光鉗成為現代生物實驗室標準設備,用來研究個別蛋白質、在細胞內進行機械性活動的分子馬達、dna和細胞內部等,新近進展是將數以千計光鉗同時運作,可把健康血細胞和受感染細胞分開,廣泛用於對抗瘧疾。
摩勞及絲特利克蘭德的研究則製造出高強度、超短光脈衝;兩人研發的“啁啾脈衝放大技術”(cpa)亦成為往後高強度激光的標準。阿斯京將獲得900萬瑞典克朗獎金(約417萬令吉)的一半,餘下一半由摩勞和59歲的絲特利克蘭德平分。
 

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