2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予法國(guó)科學(xué)家塞爾日·阿羅什和美國(guó)科學(xué)家大衛(wèi)·維因蘭德,以表彰他們 “提出了突破性的實(shí)驗(yàn)方法,使測(cè)量和操控單個(gè)量子體系成為可能.”瑞典皇家科學(xué)院認(rèn)為:“單個(gè)粒子很難從周圍環(huán)境中隔離觀測(cè),一旦它們與外界發(fā)生交互,通常會(huì)失去神秘的量子性質(zhì),使得量子物理學(xué)中很多奇特現(xiàn)象無(wú)法被觀測(cè)到.但兩位獲獎(jiǎng)?wù)咄ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn),能夠直接觀察單個(gè)粒子卻不對(duì)其產(chǎn)生破壞,開辟了量子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的新時(shí)代.”
塞爾日·阿羅什(Serge Haroche),法國(guó).1944年出生于摩洛哥卡薩布蘭卡.1971年從巴黎第六大學(xué)獲得博士學(xué)位.現(xiàn)為法蘭西學(xué)院和巴黎高等師范學(xué)院教授.
大衛(wèi)·維因蘭德(David J. Wineland),美國(guó).1944年出生于美國(guó)威斯康星洲密爾沃基.1970年從哈佛大學(xué)獲得博士學(xué)位.現(xiàn)供職于美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和科羅拉多大學(xué)波爾得分校.
對(duì)于單個(gè)微粒(電子、光子或其他物質(zhì)粒子)來(lái)說(shuō),經(jīng)典物理學(xué)已不適用.但要從環(huán)境中分離出單個(gè)微粒非常困難,而且,微粒一旦融入外在世界,其神秘的量子性質(zhì)便會(huì)消失.因此,許多通過(guò)量子物理學(xué)推測(cè)出來(lái)的現(xiàn)象看似荒誕,也不能被直接觀測(cè)到,研究人員只能進(jìn)行一些猜想實(shí)驗(yàn),試圖從原理上證明這些荒誕的現(xiàn)象(測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系、量子幾率特性、量子關(guān)聯(lián)性等).所以,一個(gè)世紀(jì)以來(lái),關(guān)于量子世界的性質(zhì)一直爭(zhēng)論不休,特別是愛因斯坦與玻爾的爭(zhēng)論.
阿羅什和維因蘭德與研究小組一起,創(chuàng)建了一種巧妙的實(shí)驗(yàn)方法:阿羅什的工作是打造出一個(gè)微波腔,借助單個(gè)原子在微波腔中會(huì)輻射或吸收單個(gè)光子的特性,實(shí)現(xiàn)了操縱單個(gè)光子.而維因蘭德則制造出了一個(gè)離子阱,先用光來(lái)俘獲離子,然后用激光冷卻離子,進(jìn)而對(duì)離子進(jìn)行測(cè)量和控制.
利用上述實(shí)驗(yàn)方法,他們成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)量子碎片的測(cè)量和控制,突破了以前人們認(rèn)為單個(gè)微粒無(wú)法被直接觀測(cè)到的看法.這套方法允許他們檢驗(yàn)、控制并計(jì)算粒子.
阿羅什和維因蘭德的研究成果,開辟了量子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的新時(shí)代.使科學(xué)日益接近描述一個(gè)真實(shí)的量子世界.