2023 年諾貝爾物理學獎，頒給了在實驗上生成和表征阿秒光脈衝的三位實驗物理學家。
阿秒脈衝的誕生也孕育出了一個前沿的物理學科：阿秒科學。阿秒科學的建立標誌著人類可以實時觀測並操控原子分子中的電子動力學行為。
光和物質的相互作用，是現代科學的主旋律之一。在常見情形中有一個經常用到的理論近似就是電偶極近似，即由於光波長通常大於電子的運動尺度，因此可以在考慮電子動力學時忽略掉光場的空間依賴性，或者也可以說忽略掉雷射的磁場分量。
通常基於這個近似的理論模型也能給出與實驗符合的結果。但是，近些年隨著實驗儀器解析度的不斷提高和新測量方法的提出，強場電離中的非電偶近似的現象，也變得越來越受關注。
在該類研究之中，德國法蘭克福大學教授瑞內哈德·道爾納（Reinhard Doerner）所領導的實驗小組起著主導作用，尤其是他組內的中國博士後林康做出了很多漂亮的工作。
然而，此前所有這些非偶極的實驗工作，都僅僅局限於強飛秒雷射場和物質的相互作用，並不涉及到阿秒雷射，且屬於對非偶極效應的靜態觀測。
大約一年前，華中科技大學教授周月明聯繫在瑞士蘇黎世聯邦理工學院的博士後研究員韓猛，前者表示他們提出了一種新型測量方法，可以對非偶極電子動力學進行時間分辨測量。
（來源：Nature Photonics）
韓猛聽說之後十分高興地加入了項目討論，和他們一起完善了實驗計劃，並順利地完成了實驗。
這其中離不開韓猛小組的博士生吉家葆和 Leung Chung Sum 的大力幫助。華中科技大學團隊的博士生梁景台則承擔了絕大部分的數據分析和理論計算，博士生廖一潔同學則完成了理論上的最後一環：即電偶極躍遷和電四極躍遷之間的阿秒延時。
研究中他們利用阿秒脈衝，測量到電子在雷射傳播方向受磁場力所導致的 15 皮米位移，並測量到了電偶極躍遷和電四極躍遷之間的時間延時大約在 15 個阿秒左右，從而將阿秒科學的研究領域從偶極相互作用區域擴展到非偶極相互作用區域。
最終，相關論文以《阿秒分辨的非偶極光電離動力學》（Attosecond-resolved non-dipole photoionization dynamics）為題發在 Nature Photonics[1]。
華中科技大學博士生梁錦台、廖一潔、韓猛（目前擔任美國堪薩斯州立大學教授）是共同一作，華中科技大學周月明教授和陸培祥教授、以及韓猛擔任共同通訊作者。
圖 | 相關論文（來源：Nature Photonics）
很明顯，本次成果在手性分子上最具備應用前景。非偶極效應和分子手性往往有著緊密聯繫，比如傳統的圓二向色性吸收譜。
近些年，在強場超快電離研究中，人們發現了一種基於電偶極相互作用的光電子二向色性譜，它具有很大手性靈敏度，具有一定的商用價值。
而本次研究表明當有阿秒脈衝參與的時候，非偶極效應在手性分子識別上具有獨特的優勢，而這也正是他們下一步計劃深入研究的目標。
另據悉，目前韓猛教授就職於美國堪薩斯州立大學的詹姆斯·R.麥克當納（James R. Macdonald）實驗室。
圖 | 韓猛（來源：韓猛）
韓猛表示：「這是一個歷史悠久的原子分子光物理研究中心，截止目前已經獲得美國能源部連續 60 年的基金支持，從 20 世紀的離子碰撞實驗研究，再到 21 世紀的強場光物理和阿秒物理的研究，我們實驗室始終活躍在科學前沿，培育出了一大批優秀的科學家。」
參考資料：
1.Liang, J., Han, M., Liao, Y.et al. Attosecond-resolved non-dipole photoionization dynamics. Nat. Photon. (2024). https://doi.org/10.1038/s41566-023-01349-z
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