诺贝尔物理学奖明日揭晓,4年3奖的天文学还会得奖吗?
2022-10-03
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北京时间今天(10月3日)傍晚起,一年一度的诺贝尔宣奖季拉开帷幕,诺贝尔生理学或医学奖得主率先公布,瑞典科学家Svante Pääbo因在已灭绝古人类基因组和人类进化方面的发现独享今年诺奖,可谓“爆冷”。

明天下午17:45,2022年诺贝尔物理学奖得主也将正式揭晓,收到诺奖委员会电话的会是谁?

 

 天文学还会继续获奖吗?

受益于国际合作项目和大型观测科学装置的突飞猛进,天文学已经从不受诺奖“待见”的学科变成了“香饽饽”,近年来重大发现频出,带领着人类不断拓宽对宇宙认识的广度和深度。在2017到2020年四年内,天文学已经3次获奖,包括2017年引力波的发现、2019年的宇宙学理论和系外行星发现以及2020年的黑洞研究。

2019年诺贝尔物理学奖得主、瑞士天文学家迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)在2020年接受世界顶尖科学家论坛采访时,就曾预测了当年的天文学获奖,他说黑洞永远都是科学最好的舞台,同时他也表示,未来天文还可能出现诺奖级成果。

2006年诺贝尔物理学奖得主乔治·斯穆特三世(George Smoot III),在接受世界顶尖科学家论坛采访时也天文学领域表示期待,如视界望远镜事件合作项目(Event Horizon Telescope Collaboration)通过望远镜获得了黑洞的第一张照片,这都是值得赞许和嘉奖的。

EHT创始主任谢普德·多乐曼(Sheperd Doeleman)曾因此获得2020年科学突破奖;2年多来,EHT成果不断,在2022年公布了“银心黑洞”照片,这也是人类首次得到银河系中心黑洞的可视影像资料。

此外,“中国天眼“FAST射电望远镜,也被认为是未来出诺奖级成果的“种子选手”。自2016年9月25日,FAST在贵州平塘落成启用以来,作为一名“深空猎手”,FAST最擅长的就是冲出太阳系,寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星。截至今年7月底,科学家通过FAST发现的脉冲星已经超过660颗,这个数量是同一时期国际上所有射电望远镜发现脉冲星总数的5倍以上。

“中国天眼”FAST观测快速射电暴模拟图

FAST向全球开放观测项目申请,对此,1979年诺贝尔物理学奖得主谢尔顿·格拉肖认为,FAST可能是实现重大发现,甚至可能获得诺贝尔奖或其他重要奖项发现的仪器。格拉肖同时建议,依托FAST开放观测项目申请,可以继续增加天文学的国际合作,这将使FAST更有可能做出大奖级别的发现。

著名德国数学家希尔伯特指出“只要一门科学分支能提出大量的问题,它就充满生命力,而问题缺乏则预示着独立发展的衰亡或终止”;在2021年4月,世界顶尖科学家协会会员科学家参与,上海交通大学与顶尖期刊Science共同发布的新版125个科学问题《125个科学问题——探索与发现》中,天文学分类提出了23个重要问题,是所有分类中,这也从侧面证明这个领域的广阔性和潜力。包括“物质的起源是什么”、“时空的最小尺度是什么”、“宇宙是由什么构成”等问题,都有待一代又一代的持续探索。

 

排队领号码牌的物理学候选方向

乔治·斯穆特三世在接受世界顶尖科学家论坛采访时认为,材料物理学、实验物理学、凝聚态物理学都有可能获奖。

被视为诺贝尔奖风向标的“2022年引文桂冠奖”今年的几位获奖者都来自于不同的领域——

德国马克斯·普朗克量子光学研究所科学总监、德国路德维希·马克西米利安大学实验物理学教授伊曼纽尔·布洛赫(Immanuel Bloch) ,因“利用超冷原子和分子气体对量子多体系统进行了突破性研究,为‘人造固体’的量子模拟开辟了道路”获奖。

冷原子和冷分子体系是目前实验科学领域非常活跃的学科,其相关理论研究促进了量子模拟和量子操控等领域的发展,在量子存储和探测方面 有重要应用。另外,冷原子体系在量子精密测量、原子激光、原子芯片等新兴量子器件方面也有很多实际应用。近三十年来有多次诺贝尔物理学奖授予该领域(1989、1997、2001、2005、2012 年)。

美国陈和扎克伯格基金会科学部主管、美国斯坦福大学Lee Otterson生物工程和应用物理学教授Stephen R. Quake,因“对纳升尺度的流体现象的物理学研究”获奖。纳升尺度的流体现象的主要研究内容包括脉冲加热条件下,可溶性气体、尖角、受限空间对均相成核温度的影响,以及芯片微通道中单一微气泡在毛细力作用下的成长、移动、消失等动力学行为等;其研究成果在半导体领域有实际应用。

日本筑波市国立材料科学研究所(NIMS)国际材料纳米结构学中心研究员和主任谷口尚与日本筑波市国立材料科学研究所功能材料研究中心电化学组电气和电子材料领域首席研究员渡边贤斯“制造出高质量的六方氮化硼晶体,为二维材料电子行为研究开辟新方向”获奖。六方氮化硼是一种被广泛应用的宽禁带绝缘体,具有二维层状结构。因为hBN因为具有非常大的禁带宽度,所以使得其在深紫外发光、介点半导体器件的介电层和量子技术材料上有着重要的应用。

2022年的沃尔夫物理学奖则颁给了“光物理”领域——

瑞典隆德大学教授安妮·吕利耶(Anne LHuillier)、加拿大渥太华大学教授保罗·科克姆(Paul Corkum)、德国马克斯普朗克量子光学研究所所长费伦茨·克劳斯(Ferenc Krausz)获得2022年沃尔夫物理学奖,以表彰他们“对超快激光科学和阿秒物理学的开创性贡献”

安妮·吕利耶是最早通过实验证明高次谐波产生的人之一,这是阿秒脉冲形成的过程,并为该过程的适当理论描述的发展作出了重大贡献。她还进行了许多开创性的实验,以提高对基本过程的理解,并且是新阿秒科学研究领域形成的关键参与者。保罗·科克姆是超快激光光谱学领域的领导者和先驱。几十年来,他一直是洞察这一领域巨大潜力的主要发现者,因在高次谐波产生领域的杰出贡献和提出直观的模型而闻名,这些模型有助于解释与阿秒光谱相关的复杂现象。费伦茨·克劳斯是匈牙利-奥地利物理学家,他的研究团队在世界上率先产生和测量阿秒光脉冲并用它们来捕捉原子内部电子运动。

值得一提是,克劳斯与引文桂冠奖得主布洛赫同为德国马克斯普朗克量子光学研究所成员;而2021年的诺贝尔物理学奖得主克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)来自德国马克斯·普朗克气象研究所,今年马普所是否还能诞生物理学诺奖得主,值得期待。

除了以上提到的领域,量子科学与技术、高能物理和核物理、理论物理方面都有活跃的学术成果,也不妨期待会有惊喜。