2018年10月2日 星期二

陳丕燊與慕儒去年共同提出重大研究,利用超強雷射及奈米技術在實驗桌上打造「類比黑洞」

2018年諾貝爾物理學獎稍早揭曉,獲獎者為美國學者艾許金(Arthur Ashkin)、法國學者慕儒(Gerard Mourou)、加拿大學者史崔克蘭(Donna Strickland),原因是他們在雷射物理學領域的突破性發明。台大物理學系教授、梁次震研究中心主任陳丕燊與慕儒長期共同研究,得知其獲獎相當興奮,兩人未來將持續檢驗黑洞霍金蒸發是否導致信息遺失。
陳丕燊與慕儒去年共同提出重大研究,利用超強雷射及奈米技術在實驗桌上打造「類比黑洞」,可模擬黑洞蒸發晚期,檢驗信息是否會隨「黑洞蒸發」而不見,解開40年來物理界之謎,成果登上國際知名期刊「物理論壇通訊」。他笑說,昨天才和慕儒通過電話,今天就得知他獲獎,甚感歡喜。
陳丕燊表示,雷射在很早就被發現,但到了1980之後相關研究陷入瓶頸,因雷射在應用上需仰賴光學系統強化,但若強度超過負荷將造成破壞。此次獲獎的慕儒及他指導的博士生史崔克蘭,就是透過發明線性調頻脈衝放大(chirped pulse amplification, CPA)技術,把雷射的脈衝拉長千萬倍後放大,再壓縮回原本長度,形成極高的功率及能量。
陳丕燊相當讚譽慕儒的成就,並指他為「雷射二次革命之父」,他說雷射在生活中已有很多應用,包括到超商購買物品時要掃條碼,但提升雷射的功率後可做更多事,包括眼睛的雷射手術,可用來治療近視眼、放射性治療癌症,或是加速高能粒子,將雷射放進電漿裡,甚至可用於清除外太空的垃圾,處理退役的人造衛星,或是研究黑洞。
他指出,慕儒是雷射專家,而他是宇宙學專家,兩人長期有研究合作,透過結合彼此專長,希望檢驗黑洞霍金蒸發是否導致信息遺失。目前此研究涵蓋台灣、法國、日本等跨國團隊,預計明年或之後將把場地搬到法國巴黎進行更深一層研究。
清大物理系主任、天文所所長余怡德則表示,此次獲獎者的貢獻都是光學領域的研究,但專長在不同課題,艾許金的貢獻在於光學鑷夾,主張可用雷射光抓微生物或細胞等微小物體,在生物學上有卓越貢獻。另外兩位慕儒及史崔克蘭則是利用一種特殊的方法把雷射脈衝展開及放大,形成很大的能量。
余怡德指出,艾許金的研究很早就提出,對於現行的生物應用相當有助益,事實上利用雷射光固定微小物體,是1997年諾貝爾物理獎得主朱棣文研究成果所憑藉的原理,艾許金的研究發現雖然早,但得獎比朱棣文晚,他的貢獻深深影響了近來重要的生物技術,也衍伸出現今的雷射冷卻技術。
至於慕儒及史崔克蘭的CPA技術,則在1980年就提出,其提升雷射功率的研究,產生的能量高達10tera(千兆),即10的十五次方,若以一般燈泡的功率比喻,相當於多了13個零,就連切割鋼板都僅需1、200瓦,這在目前的物理學研究上,是前所未有的新技術。在現實生活中,可應用於核融合方面,藉由功率使兩個氫原子之間融合並產生強大能量。

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