18岁时,阿斯卡瑞安进入莫斯科国立大学物理系,在那里他开始了他的第一个研究项目,专门研究原子核物理。1952年毕业,并被莫斯科化学物理研究所(ICP)研究生院录取。1953年,他转入列别捷夫物理研究所,并获得博士学位。1957年。阿斯卡瑞安撰写了200多篇文章,在高能物理领域做出了重要贡献。由于他对光的自聚焦的发现,他获得了当时苏联最高的科学奖。
重要的几个科技贡献:
- 宇宙射线和声波(Cosmic rays and sound waves)
- 宇宙射线和电磁波(Cosmic rays and electromagnetic waves)
- 强烈的激光束和辐射声学(Intense laser beams and radiation acoustics)
- 激光束与物质的相互作用(Interaction of laser beam with substances)
- 波浪的自聚焦(Self-focusing of waves)
- Askaryan效应(Askaryan effect)
与诺贝尔奖失之交臂
阿斯卡瑞安还在读大学时候,提出了一种新的快速检测带电粒子的方法:用很少的能量就能让有过热的透明液体沸腾。让快速带电的粒子穿过这种过热液体。粒子在其轨迹附近的原子电离时会消耗能量。这种能量损失被转化为一定量的热量,该热量足以引起沿粒子轨迹的沸腾,产生很多气泡,气泡轨迹就可以被观测到。阿斯卡瑞安与他的老师和同学们讨论了这个提议。不过很遗憾,没人反对也没有人支持,更没有人帮助实现这个想法(估计没听懂)。
那时候的阿斯卡瑞安,对科学研究的形式和方法并没有经验,甚至没有发表论文。几年后(1952年),美国物理学家唐纳德·阿瑟·格拉瑟(Donald Arthur Glaser)独立提出了同样的想法。他组装了现在称为气泡室的设备,将这一想法付诸实践。事实证明,该仪器在高能物理学中非常有用,格拉瑟在1960年被授予诺贝尔奖。
阿斯卡瑞安肯定也关注到这届诺贝尔奖,他为诺贝尔奖离自己那么近而感到震惊;但是同时,另一方面,这一事件帮助他获得了对自己的信任。
(四)小结
今天聊的自聚焦是一个非线性效应,线性和非线性是很大的概念,非线性理论也往往被大家认为很复杂,之所以复杂,就是它并不是我们平时直来直去的思维。有机会和大家一起学习。下次聊一下在通讯等领域已经用途很广泛的自聚焦透镜(Gradient index lens)。通过渐变的折射率设计实现聚焦效果,并不需要发生很强的非线性效应。
我们最后区分几个名词:
(1) Auto-focus(自动对焦),相机的功能越来越强大,通过传感和算法自动找到合适的聚焦位置。
(2) Self-focusing(自聚焦),今天聊得最多的一个内容,介质在强光作用下折射率变化。
(3) Gradient Index lens(自聚焦透镜),透镜本身的折射率设计,实现多波长聚焦(我们下次具体聊这个话题)。