立場新聞 Stand News

【解構・諾貝爾獎】物理學獎:激光鑷、增強激光強度

2018/10/2 — 22:26

Credit: Johan Jarnestad / The Royal Academy of Science

Credit: Johan Jarnestad / The Royal Academy of Science

假設你要拿起一粒細菌,移到另一個位置,應該怎樣做?光可能是其中一個方法。

激光並非自然存在的光。無論是建築、物理學,甚至是生物學都會用到激光技術。那激光是怎樣形成的呢?當原子被刺激後,能量亦會隨之增加,令電子出現躍遷 (Electronic transition) 現象。與我們在自然界常見的光線,例如白光、火光、閃電都不同,激光的光波波段近乎一樣,而且都集中在同一點和短時間內,因此讓我們看到高強度光束。

一般光線並不能移動到物件,但物理學家 Arthur Ashkin 則發現,激光的幅射壓力能移動微小粒子。在 1987 年,Ashkin 的發現更有新突破,他成功利用激光光束「捉住」細菌,而細菌亦毫無破損。此發現驅使他繼續研究生物機制,而他的激光光鉗更成為了生物學界重要的研究工具。

廣告

激光的難題不止一個。激光雖有用,但怎樣才能做到強度更高的激光?另外兩位得獎物理學家 Gérard Mourou 和 Donna Strickland 就在 1985 年發表報告。報告提出新方法,讓我們可運用到最短、最強的激光光束。這道激光光束雖然屬高強度,卻不會破壞激光放大器的物料。

她們想出的方法就是增長激光光束時間,減低光束最高能量。與此同時,再將光束放大,並將其壓縮在同一點。她們發現,如果光束可在適當時間內壓縮和變短,則有更多光束集中在同一點,令其強度大幅增加。 Mourou 跟 Strickland 將此技術稱為線性調頻脈衝放大 (Chirped pulse amplification) 。此技術現時已應用於視力矯正手術,並相信有很大空間應用於其他範疇。 

廣告

參考資料:
The Royal Swedish Academy of Sciences, The Nobel Prize in Physics 2018, 2 October 2018

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

發表意見