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《2018年诺贝尔物理学奖公布》

  • 来源专题：科技大数据监测服务平台
  • 编译者： dingxq
  • 发布时间：2018-10-08

  • 北京时间10月2日17时50分，瑞典皇家科学院宣布， 2018年诺贝尔物理学奖授予美国科学家亚瑟·阿斯金（Arthur Ashkin）、法国科学家杰哈•莫罗（Gerard Mourou）和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰（Donna Stricklan），表彰他们“在激光物理领域的突破性发明”。

    阿瑟·阿斯金（Arthur Ashkin），美国光学学会（OSA，Optical Society of America）名誉成员，曾在贝尔实验室和朗讯科技公司（LucentTechnologies）任职。他在20世纪60年代后期开始了用激光操纵微粒的工作，这导致了1986年光学镊子的发明。他还开创了光学俘获过程，最终用于操纵原子，分子和生物细胞。

    热拉尔·穆鲁（Gérard Mourou），1944年6月22日生于法国，是法国电气工程和激光领域的先驱，他与他的学生唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）一起，共同发明了一种称为“啁啾脉冲放大”（Chirped Pulse Amplification，CPA）的技术。这种技术使得短激光脉冲（大约10-15秒）能以极高的峰值功率（相当于太瓦，1012瓦）进行应用。这一技术彻底改变了激光科学领域，在物理学的不同分支中发展了新的应用，包括核物理和粒子物理学；同时也适用于医学领域，在眼睛和白内障的屈光手术方面同样取得了新的进展。

    唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland），加拿大滑铁卢大学副教授，她1981年在安大略省汉密尔顿麦克马斯特大学工程物理学士，1989年在纽约罗切斯特罗彻斯特大学物理学（光学）博士。她的超快激光组开发了用于非线性光学研究的高强度激光系统。她正在研究多频拉曼生成（MRG）的非线性光学技术、用于中红外发生的双色光纤激光系统，以及自聚焦和多光子电离对晶状体内微腔泡形成的作用。

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  • 《2019诺贝尔自然科学三大奖公布！》
    • 来源专题：科技大数据监测服务平台
    • 编译者：zhoujie
    • 发布时间：2019-10-09
    • 诺贝尔自然科学奖包括物理学奖、化学奖和生理学与医学奖，自从1901年设立以来，已届百年，各国共有380多位在以上学科有重要发现和发明，为人类作出卓越贡献的科学家，荣获此项举世瞩目的权威性国际大奖。2019年诺贝尔奖获奖得主名单自2019年10月7日起在瑞典皇家科学院陆续公布。 诺贝尔生理学或医学奖 2019 年 10 月 7 日，北京时间 17 时 30 分许，美国癌症学家小威廉•G•凯林（William G. Kaelin Jr.），英国临床医学家彼得•J•拉特克利夫爵士（Sir Peter J. Ratcliffe）和美国临床医学家格雷格•L•塞门扎（Gregg L. Semenza）因为发现了细胞感知和适应氧气变化（oxygen availability）的机制，荣获 2019 年诺贝尔生理学或医学奖。 小威廉•G•凯林（William G. Kaelin Jr.） 小威廉•乔治•凯林是美国癌症学家、哈佛医学院教授。他 1957 年出生于美国纽约，1979 年获杜克大学化学学士学位，1982 获得杜克大学医学博士学位。1998 年，凯林成为霍华德•休斯医学研究所研究员。目前，凯林是哈佛医学院丹纳-法伯研究所基础科学部副主任、布莱根妇女医院高级内科医师。凯林的工作为理解与癌症发生有关的细胞信号传导做出了贡献。 彼得•J•拉特克利夫爵士（Sir Peter J. Ratcliffe） 彼得•J•拉特克利夫先后求学于剑桥大学和圣巴多罗买医院（St Bartholomew's Hospital），后来在牛津大学研究肾循环生理学。随后他开始研究造血生长因子——促红细胞生成素，这种物质由肾脏产生，是对血氧水平下降的响应机制。1990年，作为惠康基金会高级研究员，他在牛津大学韦瑟罗尔分子医学研究所（Weatherall Institute of Molecular Medicine）成立了缺氧生物学实验室（Hypoxia Biology laboratory）。 格雷格•赛门扎（Gregg L Semenza） 1956年7月1日出生，美国医学家。研究方向为生命系统的氧气代谢调控。他的团队发现HIF-1（缺氧诱导因子-1）所调控的基因能够作用于线粒体呼吸。它能够指导细胞对缺氧状况的特殊反应和心血管系统的变化。在一些癌症疾病中，能观察到HIF的过度表达。 诺贝尔物理学奖 北京时间10月8日下午5时50分，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，2019年诺贝尔物理学奖“花落”美国科学家James Peebles、瑞士科学家Michel Mayor和Didier Queloz，以表彰他们在宇宙物理学领域所做出的杰出贡献。 詹姆斯•皮布尔斯（James Peebles） 詹姆斯•皮布尔斯是加拿大裔美国物理学家和理论宇宙学家，目前是美国普林斯顿大学阿尔伯特•爱因斯坦科学名誉教授。他 1935 年 4 月 25 日出生于加拿大曼尼托巴省温尼伯，并在曼尼托巴大学（University of Manitoba）获得了学士学位，1958 年离开曼尼托巴进入普林斯顿，于1962 年获得普林斯顿大学博士学位。 皮布尔斯为大爆炸模型（Big Bang model）做出了许多重要的贡献。他与罗伯特•迪克（Robert H. Dicke）等人一起预测了宇宙微波背景（CMB）辐射；为大爆炸核合成、暗物质和暗能量做出了重大贡献；此外他还是 1970 年代宇宙结构形成理论的主要先驱。 米歇尔•梅耶（Michel G. E. Mayor） 米歇尔•梅耶是瑞士天文学家，他 2007 年退休前任教于日内瓦大学天文学系，目前仍以荣誉退休教授身份继续在日内瓦天文台进行研究。梅耶 1942 年生于瑞士沃州埃沙朗。1966 年在洛桑大学取得物理学士学位之后，他于 1971 年在日内瓦大学取得天文学博士学位。1971 年他在剑桥大学天文研究所工作，随后以休假方式在智利的欧洲南方天文台和夏威夷的夏威夷大学天文研究所进行研究。他和迪迪埃尔•克罗兹于 1995 年一起发现了第一个环绕类太阳恒星飞马座51的行星：飞马座51b。此后，他的研究聚焦在搜寻系外行星上。 迪迪埃尔•克罗兹（Didier Queloz） 迪迪埃尔•克罗兹 1966 年 2 月出生，他是瑞士天文学家，卡文迪许实验室和日内瓦大学的物理学教授。1995 年，克罗兹在日内瓦大学攻读博士学位期间，与他的导师米歇尔•梅耶一起发现了太阳系外的第一个巨行星，这一发现挑战了当时公认的行星形成观点，为行星形成和演化理论带来了一场革命。从那时起，克罗兹就参与了一系列成功的精密光谱仪开发工作，极大地提高了多普勒技术的精度。 诺贝尔化学奖 今天，2019年诺贝尔化学奖授予美国固体物理学家约翰·巴尼斯特·古迪纳夫（John B. Goodenough）、英国化学家斯坦利·威廷汉（Stanley Whittingham）和日本化学家吉野彰（Akira Yoshino），以表彰他们发明锂离子电池方面做出的贡献。三位科学家将平分诺奖奖金。 约翰·巴尼斯特·古迪纳夫（John B. Goodenough），美国固体物理学家，因为发明可充电锂离子电池而闻名于世。1979年古迪纳夫发现，将钴酸锂（LiCoO2）作为电池的阴极，将除锂之外的金属材料作为阳极，能够实现高密度的能量储存。这一发现为锂离子电池的发展铺平了道路，促成了可充电锂离子电池的广泛应用。1983年，古迪纳夫、M.Thackeray等人发现锰尖晶石是优良的电池阳极材料。锰尖晶石具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。1989年，古迪纳夫、A.Manthiram发现采用聚电解质（例如，硫酸盐）的阳极将产生更高的电压，原因是聚电解质的电磁感应效应。此外，他还与日本学者金森顺次郎共同提出“古迪纳夫-金森法则”（Goodenough-Kanamori rules）。 古迪纳夫1922年7月出生于德国，现年97岁。他于1943年获得耶鲁大学数学学士学位，随后于1951年和1952年在芝加哥大学获得物理学硕士和博士学位。他的职业生涯始于麻省理工学院的林肯实验室，在那里他为数字计算机的随机存取存储器（RAM）的开发奠定了基础。离开麻省理工学院后，他于1976年至1986年加入牛津大学担任教授和无机化学实验室负责人。正是在这段时间里，古迪纳夫发明了锂电池。离开牛津大学后，他加入美国得州大学奥斯汀分校，现任该校机械工程和材料科学教授。 斯坦利·威廷汉（Stanley Whittingham），英国化学家，现任纽约州立大学石溪分校化学系杰出教授，纽约州立大学宾厄姆顿分校化学教授、材料研究和材料科学与工程研究所主任、纽约电池和储能联合会（NYBEST）董事会副主席。2015年，威廷汉因在锂离子电池领域的开创性研究获得科睿维安化学领域引文桂冠奖。2018年因将插层化学应用在储能材料上的开创性贡献，当选美国国家工程院院士。 威廷汉1941年出生于英国，1968年在牛津大学取得博士学位。他的研究兴趣主要在于寻找能够推进储能的新材料，以显著提高电化学装置的储存能力。近年来，他的研究集中在新型无机氧化物材料的制备及其化学和物理性质。最近，他的课题组发现了单相反应在电池电极放电中的关键作用。 吉野彰（Yoshino Akira），日本化学家，现代锂离子电池（LIB）的发明者，曾获得工程学界最高荣誉全球能源奖与查尔斯·斯塔克·德雷珀奖。1983年，吉野运用钴酸锂（LiCoO2；锂和氧化钴的化合物，由约翰·B·古迪纳夫、水岛公一等人发现）开发阴极，运用聚乙炔开发阳极，在1983年制出世界第一个可充电锂离子电池的原型。1985年克服诸多技术问题，彻底消除金属锂，确立了可充电含锂碱性锂离子电池（LIB）的基本概念，并取得日本注册专利。吉野彰的锂电池突破以往镍氢电池的技术限制，开启了行动电子设备的革命。由于极高的安全性、稳定的能量输出以及合理的价格，锂离子电池最终于1991年由SONY首次商业化。2014年，美国国家工程院公认约翰·B·古迪纳夫、西义郎、Rachid Yazami和吉野彰为现代锂离子电池所做的先驱性和领先性的基础工作。 吉野彰1948年1月出生于日本大阪。1970年从京都大学工学部石油化学科毕业，1972年获京都大学工学硕士学位，2005年获大阪大学工学博士学位。1972年吉野进入旭化成工业株式会社（现·旭化成株式会社），1994年担任AT&T技术开发部长，1997年担任旭化成（株）离子二次电池事业推进室室长，2003年升任旭化成Fellow。2005年至今担任旭化成（株）吉野研究室室长。
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  • 《探索黑洞的“光” | 2020诺贝尔物理学奖授予黑洞研究者》
    • 来源专题：科技大数据监测服务平台
    • 编译者：zhoujie
    • 发布时间：2020-10-13
    • 原文作者：Elizabeth Gibney & Davide Castelvecchi 数学物理学家Roger Penrose与Andrea Ghez、Reinhard Genzel共同获得了诺贝尔物理学奖，后两位科学家在银河系中心发现了一个特大质量黑洞。 2020年诺贝尔物理学奖被授予一位数学物理学家和两位天文学家，表彰他们关于黑洞的发现。黑洞是宇宙中质量最大、最神秘的天体。 奖项的一半被授予英国89岁的数学物理学家Roger Penrose，他用理论证明了爱因斯坦的广义相对论能推导出黑洞的存在——黑洞的引力大到连光都无法逃逸。 1000万瑞典克朗（110万美元）奖金的另一半被授予55岁的美国天文学家Andrea Ghez和68岁的德国天文学家Reinhard Genzel，两人在银河系中心发现了一个特大质量的致密天体，这也是最为人熟知的黑洞。 Roger Penrose、Andrea Ghez和Reinhard Genzel（从左至右）因为关于黑洞的研究获得了2020年诺贝尔物理学奖。来源：David Levenson/Getty, Christopher Dibble, ESO/M. Zamani 从上世纪90年代开始，Ghez和Genzel便各自领导团队，绘制银心附近的恒星运行轨道。他们从研究中得出结论：必然存在一个质量极大、不可见的天体控制着这些恒星毫无章法的运动。负责颁发该奖的瑞典皇家科学院表示，这个名为人马座A*（Sagittarius A*）的天体是迄今证明银心存在特大质量黑洞的最有力证据。 “物理学巨擘” 米兰比科卡大学的天体物理学家Monica Colpi认为三位得奖者实至名归。“Genzel和Ghez的观测数据极其出色，他们观测恒星绕该天体运动的能力也是独一无二的。”他们的数据证明了人马座A*的密度与特大质量黑洞是一致的。 天体物理学家Heino Falcke也表示赞同。“他们为证明星系存在这些黑暗中心做出了奠基性贡献。”荷兰拉德堡德大学的Falcke说。 Penrose是“理论物理学的一位巨擎”，影响了一代代科学家，英国巴斯大学天体物理学家Carole Mundell说。他是“真正有创造力的思想家，他从事的每一件事都充满了无边的想象力、乐趣和强烈的好奇心。”她说。 加州大学洛杉矶分校的Ghez是第四位获得诺贝尔物理学奖的女性——这是女性得奖人数最少的诺贝尔奖项（见“诺贝尔奖得主男女不均”）。2018年，加拿大滑铁卢大学的激光物理学家Donna Strickland成为第三位获得诺贝尔物理学奖的女性，在她之前的55年里，无一女性获得此奖。 “作为第四位获得诺贝尔[物理学]奖的女性，我非常认真地对待这份责任。我希望能激励更多的年轻女性进入这个充满乐趣的领域。”Ghez在新闻发布会上说。 从广义相对论到几何 在1965年的一篇开创性论文中，Penrose从广义相对论出发，证明了黑洞可以在正确的条件下形成——这里的条件是指形成一个能捕获光的界面。在这个界面内，质量会发生不可逆的引力坍缩，产生一个能量密度无限大的区域，即奇点（singularity）。此前的研究人员曾发现，这种必然的结局只能在物理学上不成立的条件下出现。 Penrose的贡献横跨好几个数学和物理学领域。他与图形艺术家M. C. Escher的交流启发他画出了一些不可能的几何物体。上世纪70年代，他开创了一套几何理论：一种非周期性的二维密铺，如今被称为Penrose平铺（Penrose tilings）。2011年摘得诺贝尔化学奖的“准晶体”（quasicrystal）天然拥有这种密铺排列。 Penrose将非常巧妙的数学方法融入了多个物理学分支，目前正在和Penrose合作的加州理工学院数学物理学家Matilde Marcolli表示。“这是一种全新的思考方式。”她说。 60年代末，Penrose提出了“扭量空间”（twistor spaces）理论，尝试让广义相对论和量子力学完全相容，巴基斯坦拉合尔政府学院大学的数学物理学家Asghar Qadir说。扭量空间会改变时空的根本性质。“他提出的想法是，不要把时空看作某种存在的基础，而是一种新出现的事物。”Qadir在博士期间曾跟随Penrose研究扭量理论。 此外，这位数学物理学家曾与已经过世的霍金合作，对奇点开展了进一步的基础性研究。“我的感受是，给Penrose颁奖等于间接给霍金颁奖，这是在嘉奖两人及其团队对黑洞现象的理论物理学解释做出的巨大贡献。”德国科隆大学的天体物理学家Andreas Eckart说。 黑暗中心 如果说Penrose为黑洞的存在奠定了理论基础，那么Ghez和Genzel的团队就是用有力的实验证据证实了银河系的中心就有这么一个黑洞。 早在上世纪60年代，天文学家就开始怀疑大部分星系中心都有一个特大质量黑洞——质量超过太阳的100万倍。银河系自然是研究首选。射电观测已经揭示了银心的人马座A*天体会释放出高能辐射。其他观测结果显示银心布满了恒星，气体高速流动。 Reinhard Genzel团队观测结果的延时视频，显示了这些恒星在20年的时间里如何绕银河系中心的黑洞运行。来源：ESO/MPE 但是，近距离观测这些恒星却是个挑战，因为气体与尘埃会遮蔽来自恒星的辐射。90年代开始，互为竞争对手的Ghez团队和Genzel团队，利用世界上几台最大的望远镜——分别是夏威夷莫纳克亚山的凯克天文台和智利帕拉纳尔的甚大望远镜——以及前沿的观测技术，突破了观测挑战。 其中的关键是，他们找到了在微弱光线下提高分辨率和灵敏度的方法，Genzel团队的前成员Eckart说。两个团队先利用斑点成像法，通过快照采集数据，修正地球大气造成的图像不清。随后，两个团队采用自适应光学技术，这种技术利用一块镜面矫正畸变，从而延长曝光时间，增加进光亮和灵敏度，还能让研究人员在三维空间中追踪恒星运动。 几十年来，两个团队利用这些技术测量了成千上万个靠近银心的恒星，并绘制了约30个恒星的运行轨道，最终将这个黑洞的质量确定在约400万倍的太阳质量，并对其大小的上限达成了一致。 Eckart认为，银河系中心存在特大质量黑洞的结论，是团队合作以及“许多论文和项目”不断积累的结果。目前仍在与Genzel合作的Eckart表示，Genzel的刻苦勤奋是众所周知的，“他力求简明，是位非常出色的科学家。”而根据《自然》2013年的一篇人物特写(https://www.nature.com/news/astronomy-star-tracker-1.12622)，Ghez对高强度的工作也是甘之如饴，全身心付出。“她非常专注，解决问题的办法很直接。”Eckart补充道。 原文以 Physicists who unravelled mysteries of black holes win Nobel prize为标题发表在 2020年10月6日的《自然》新闻版块。Nisha Gaind和Holly Else亦为本文提供了额外报道。 © nature doi: 10.1038/d41586-020-02764-w
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