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“光镊”之父去世:利用光之力控制细胞,曾为最高龄诺奖得主

亚瑟·阿什金于9月21日在新泽西州拉姆森的家中逝世,享年98岁。因成功探究怎么运用激光束抓取粒子、原子、分子和活细胞,以进行更深化的研讨,阿什金取得2018年的诺贝尔奖,他称自己的创造为“光镊”。他的…

亚瑟 · 阿什金于 9 月 21 日在新泽西州拉姆森的家中逝世,享年 98 岁。因成功探究怎么运用激光束抓取粒子、原子、分子和活细胞,以进行更深化的研讨,阿什金取得 2018 年的诺贝尔奖,他称自己的创造为“光镊”。

他的女儿在 9 月 28 日向《纽约时报》证明了他的死讯。

光镊——更切当地说是光学阱,是运用高度聚集的激光束的压力来操作从原子到活细胞的微观物体,如病毒和细菌。

这一功能在研讨和了解生命根本组成部分的科研作业中,具有开创性的实践运用。时至今日,科研人员已经在广泛运用光镊。

阿什金的 “镊子” 是用一束经过细小的放大镜制造出来的相干的单色激光。透镜为激光创造了一个焦点,粒子被吸引到这个焦点邻近并被固定在那里,不能移动。

阿什金创造光镊的进程,纯属偶然。

1966 年,阿什金担任贝尔试验室激光研讨部分的负责人。一次,他正在菲尼克斯参与学术谈论会。会中,他听到两位研讨人员在谈论一件古怪的作业,是他们在研讨六年前创造的激光时发现的:光束内的尘土粒子前后歪斜。他们估测,或许是光压力的原因。

阿什金进行了核算,终究得出不是光压力——最有或许的是热辐射。但这项研讨重新点燃了阿什金童年时对光压力的热心。

光排挤全部,包含人,由于它包含了数以万计被称为光子的细小粒子。大多数时分,光的压力是无关紧要的,比方人对此是没有感觉的。但阿什金以为,我们物体满足小,就能够用激光操控它们。

阿什金用一个细小的通明玻璃球做试验,激光的光子能够穿过这个玻璃球,发现的确能够推进它。但意外的是,小球被吸引到光束的中心,并固定在那里。

这一现象的原因与一个永久的物理规律有关:动量守恒。当光子经过小球并被它偏转时,球体的运动方向与偏转光子的运动方向相反。由于在光束的中心有更多光子,所以球体被面向中心。

阿什金意识到,运用两束相对的光束,就有或许捕获并移动细小的物体。这一发现具有里程碑含义,相关文章宣布在 1970 年的《物理谈论快报》上。

16 年后,阿什金和包含朱棣文在内的几位搭档,完成了光镊的第一次实践运用,他们经过一束激光穿过透镜来操作微观物体。这篇研谈论文再次登上《物理谈论快报》。朱棣文运用光镊冷却和捕获原子,这是一项打破,他也因而与另两位学者一起共享了 1997 年的诺贝尔物理学奖。

诺贝尔委员会在颁奖时没有认可阿什金所做的基础性作业。这让他很动火,但并未影响他的科研探究,他开端将光镊用于另一种意图:捕捉活的生物体和生物资料。

开始,其他科学家并不看好这一想象。

直到阿什金能够捕捉到包含单细胞草履虫的亚细胞结构和一种进犯烟草植物的小病毒。这样一来,调查 DNA 的仿制进程就成为或许。

图 | 亚瑟 · 阿什金在试验室

阿什金取得了 2018 年诺贝尔物理学奖的一半,与法国的杰拉德 · 莫鲁和加拿大的唐娜 · 斯特里克兰共享,两人各取得四分之一。96 岁的他成为了其时最高龄的诺奖得主。第二年,约翰 ·B· 古迪纳夫以 97 岁的高龄取得诺贝尔化学奖。

阿什金于 1922 年 9 月 2 日出生在布鲁克林。他的哥哥朱利叶斯也是一名物理学家,在二战期间隐秘研发原子弹的曼哈顿方案中发挥了重要作用。

从詹姆斯 · 麦迪逊高中毕业后,亚瑟跟从朱利叶斯到哥伦比亚大学肄业。他在哥伦比亚辐射试验室研讨磁控管,磁控管发生的微波,是激光的前身。

1947 年,阿什金博士于哥伦比亚大学毕业,在康奈尔大学学习核物理。1952 年在康奈尔大学取得博士学位后,他加入了贝尔试验室,并在那里作业直到 1992 年退休。1963 年到 1987 年,他引领了试验室的激光科学部分。

除了光镊,阿什金还发现了光折变效应。光折变效应能够暂时改动资料 (尤其是晶体) 对光的散射或曲折。这种作用的实践用处包含制造暂时全息图。科学家们以为,这将导致更强壮的核算机运用光而不是电来存储数据。

阿什金具有 47 项专利,并于 2013 年当选美国创造家名人堂。

阿什金从贝尔试验室退休后并没有中止他的研讨。当他收到获诺贝尔奖的音讯时,正在自家地下室里进行一个改进太阳能搜集的项目。而当被问及是否会庆祝时,他说:“我正在写论文。我不喜欢庆祝旧事物。”

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