10月1日晚,物理学界传来重磅消息,2026年沃尔夫物理学奖正式揭晓!
华人物理学家叶军,和德国物理学家伊曼努尔·布洛赫(Immanuel F. Bloch)共同获奖。
这是沃尔夫物理学奖设立48年来,第二次颁给华人科学家!
沃尔夫基金会评价,两人把实验物理带进了过去几乎无法操控的领域。授奖词是这样写的。
表彰他们在超冷原子系统调控领域,取得了变革性且具广泛适用性的突破。
而此刻,距离诺贝尔物理学奖揭晓只剩4天。沃尔夫奖刚颁完,物理学界的目光就要转向斯德哥尔摩。
要知道,沃尔夫物理学奖在学界有个响当当的外号——「诺奖风向标」。
按它2024年创下的精度,就算从宇宙大爆炸一直走到今天,这只钟的误差也不到半秒。
布洛赫则用激光给原子搭了一个「蛋托」,在实验室里造出可以随手调节的「人造晶体」,开创了量子模拟这个领域。
在沃尔夫基金会看来,两人的成就代表了现代物理的一次关键转身,人类从观察量子世界,走到了控制、测量并驾驭它。
一只钟准不准,要看它数的那个「摆」稳不稳、快不快。
今天全世界定义「一秒」,用的是铯原子钟。铯原子每秒振荡约92亿次,数够这么多下,就是一秒。
叶军选的「摆」是锶原子。锶原子每秒振荡约429万亿次,比铯快了约4.7万倍。
叶军团队先用激光把锶原子冷到接近绝对零度,再用一束约813纳米的激光打出驻波,把几千到几万个原子一层层码进「光做的蛋托」里。
它能把原子牢牢抓住,却不会打乱原子「滴答」的节奏,物理学家管它叫「魔术波长」。
这套「光晶格钟」方案最早由日本物理学家香取秀俊提出,叶军团队把它一路推到了极限。
十年间,叶军的锶原子钟从约50亿年差一秒,走到约390亿年差一秒
2014年,叶军团队的锶原子钟登上Nature,按NIST的说法,约50亿年才差一秒。
2015年,这个数字变成约150亿年,已经超过了宇宙的年龄。
2022年,叶军团队在一团只有约1毫米高、装着约10万个锶原子的原子云里,测出了顶部和底部的时间流速差。
上下只差一毫米,时间的快慢就被分辨了出来。叶军当时说,这说明把钟再做准50倍「没有障碍」。
真空腔里发着蓝光的,就是测出毫米级时间差的那团锶原子
2024年,他们把系统不确定度压到8.1×10⁻¹⁹,创下当时的世界纪录。按NIST的换算方法,大约390亿年才会差一秒。
第一次把钍-229原子核的跃迁频率和原子钟直接连了起来,测量精度比此前提高了约100万倍。
用叶军自己的话说,想象一块手表,放着走几十亿年也不差一秒。
这个后来把「一秒」切到人类测量极限的人,小时候接触到的第一件学习工具,不过是外婆递给他的一支铅笔。
叶军1967年生于上海,父母工作忙,他的童年大多是跟着外婆在绍兴度过的。
外婆不识字,却给了他铅笔和本子,让他想写什么就写什么,想画什么就画什么。
他喜欢古典诗词,也喜欢数学,一度在文科和理科之间犹豫。后来一位中学物理老师鼓励他去参加全国物理竞赛,他从此迷上了实验物理。
1989年,叶军从上海交通大学毕业后赴美,1997年在科罗拉多大学拿到博士学位。
他的博士导师,是后来拿下2005年诺贝尔物理学奖的John L. Hall。
1999年,叶军加入美国国家标准与技术研究院(NIST),此后一直在JILA工作,这是NIST和科罗拉多大学合办的研究所。
2011年,他当选美国国家科学院院士。2017年,他当选中国科学院外籍院士。
2022年科学突破奖·基础物理学奖,颁给了叶军和香取秀俊,表彰两人发明和发展了光晶格钟,奖金300万美元。
布洛赫的博士导师特Theodor W. Hänsch,正是和霍尔一起分享2005年诺贝尔物理学奖的人。
21年后,两位诺奖得主的学生,拿下了同一个沃尔夫奖。
布洛赫1972年生于德国富尔达,在一个他自己形容「牛比人多」的小村子长大。
1995年还在读书时,他赶上了第一批玻色-爱因斯坦凝聚的热潮,从此一头扎进了冷原子。
叶军用光晶格把原子困住来计时,布洛赫则用同样的光晶格来「造」物质。
1981年,费曼提出过一个设想。大自然本质上是量子的,想模拟它,最好也用量子系统。
固体里的电子怎么排布、怎么相互作用,决定了一块材料是导体、绝缘体还是超导体。可电子太小太快,几乎没法拿来细看。
2002年,布洛赫和同事在Nature上发表了一个实验。他们把约20万个铷原子装进激光搭成的三维晶格,格子之间相距约426纳米。
激光调弱时,原子能在格子之间自由「隧穿」,整团原子连成一片,成了超流体。
激光调强后,原子之间的排斥压过了隧穿,每个原子都被锁死在自己的格子里,变成了莫特绝缘体。
把激光调回去,原子又变回超流体。一种物态,被激光来回切换。
这篇论文后来被引用了5000多次,被视为量子模拟实验的开端。布洛赫回忆做成那一刻,说那是「极少有的纯粹狂喜」。
2010年,他又做出了能看清单个原子的「量子气体显微镜」,晶格里每个格子有没有原子,一张照片就能数出来。
这台显微镜后来成了研究磁性、高温超导相关模型的利器。
左边每个绿点都是一个原子,右边是光晶格「蛋托」的示意
今年4月,他的团队又在Nature上用这个平台做出了保真度99.75%的量子门。
除了物理学奖,同在今天,沃尔夫化学奖、医学奖、数学奖一同公布了。
沃尔夫化学奖授予Pascal Mayer、Shankar Balasubramanian和David Klenerman。
医学奖授予哥伦比亚大学Charles S. Zuker;数学奖颁给了希伯来大学David Kazhdan和特拉维夫大学Joseph Bernstein。
沃尔夫奖,由古巴前驻以色列大使里卡多·沃尔夫设立的基金会颁发,1978年开始评选。
1978年到2025年,沃尔夫物理学奖一共颁给72人,其中26人后来拿了诺贝尔物理学奖,约占36%。
Giorgio Parisi 2021年拿沃尔夫奖,同年就拿了诺奖。布洛赫在马普量子光学所的同事Ferenc Krausz,2022年拿沃尔夫奖,第二年就因为阿秒光脉冲拿下诺奖。
Alain Aspect、John F. Clauser、Anton Zeilinger隔了12年,Roger Penrose则等了32年。
往年的沃尔夫奖多在1到3月公布,今年挪到了10月1日,离诺贝尔物理学奖揭晓只隔5天。
物理论坛Physics Forums的2026年诺奖预测帖里,开帖人列出的哥德堡大学预测名单上,就有香取秀俊(Hidetoshi Katori)和叶军这一组。
随着沃尔夫物理学奖的盖棺定论,接下来全网的焦点只有那一个终极悬念:
我们的判断是,光晶格钟迟早会等来诺奖,叶军和香取秀俊是最可能的一组。
两人已经一起拿过科学突破奖和墨子量子奖,现在叶军又拿下了沃尔夫奖。
4天之后的斯德哥尔摩,无论诺奖靴子何时落地,人类精密测量的无尽星空里,早已刻下了这位华人物理学家的名字。
参考资料:
https://x.com/WolfPrize_/status/2105678200655262009
https://wolffund.org.il/jun-ye/
编辑:摩西 桃子
