今屆諾貝爾物理學獎由三名物理學家共享，分別是法國的呂利耶（Anne L’Huillier）、美國的阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）和匈牙利的克勞斯（Ferenc Krausz），肯定他們透過實驗「阿秒光脈衝」（Attosecond Pulses），為研究電子移動帶來嶄新工具。究竟「阿秒」是甚麼概念？如此無比短促的光脈衝，如何讓人類眼睛得以窺見亞原子的世界？
「阿」（Atto）是科學計算系統的一種前綴，用來表示 10⁻¹⁸，也就是在小數點後連續 17 個「0」，所以 1 阿秒就等於 0.000000000000000001 秒。美國科普網「量子雜誌」（Quanta Magazine）解釋，在人類掌握阿秒光脈衝之前，1980 年代加州理工學院（Caltech）化學家齊韋爾（Ahmed Zewail）成功產生「飛秒光脈衝」（Femtosecond Pulses），讓激光以 10⁻¹⁵ 秒速閃爍，被譽為當時「全球最快相機」，為科學家提供了前所未有的機會，可深入探索分子內部原子間化學反應，齊韋爾也藉此獲得了 1999 年諾貝爾化學獎。
不過，飛秒光脈衝有其極限，無法讓人看到比原子更小的亞原子，特別是超高速運動的電子。美國奧斯汀學院化學系副教授 Aaron W. Harrison 撰文解釋，原子和分子中電子的重新排列，向來是物理學和化學研究的重要現象，因此科學家花費大量精力探討電子如何移動，但電子卻高速得叫人類難以掌握。想要實時追蹤電子，科學家需要比電子重新排列速度更快的光脈衝，飛秒光脈衝卻無法達標。
為免說法太抽象，Harrison 打了個比喻：想像你有一台曝光時間 1 秒的相機，有雀鳥朝向相機高速飛翔，你拍下的照片只會見模糊影像，甚至看不清楚移動中的就是雀鳥。假如你換了一台曝光時間 1 毫秒的相機，雀鳥飛翔的形態便會在照片中無所遁形。這就是為何科學家需要更高速的光脈衝，以捕捉超高速的電子運動，但有一段時間，科學界普遍認為飛秒光脈衝這台「全球最快相機」已經無可超越。
來自 2000 年代初的科研突破
事實上，早在 1987 年，法國物理學家呂利耶及其研究團隊已經意外發現，某些氣體受到光的照射時，原子會被激發，重新釋放比原始激光振盪更快的光，稱為「泛波」（Overtones）效應，屬於非線性的光學現象。到 1990 年代初，團隊已掌握「泛波」不同強度，例如以慢速振盪的紅外線激光擊中原子雲，原子會放出快速振盪的「極紫外線」光束。這些發現使團隊得以利用疊加方式，形成極短的脈衝，其峰值可達到阿秒範圍。
按此研究基礎，美國的阿戈斯蒂尼在 2001 年發明「Rabbit」技術，全名是「透過雙光子躍遷干涉重建阿秒跳動」，能產生一連串僅 250 阿秒的激光脈衝；匈牙利的克勞斯以不同方法，同年實驗產生僅 650 阿秒的激光脈衝；2003 年的研究達到高峰，呂利耶團隊創造出僅 170 阿秒的激光脈衝。三人的研究最終合力衝破飛秒的極限，
時至今日，阿秒光脈衝為科學界破解了甚麼難題？Harrison 指出，對「化學鍵」（Chemical Bond）斷裂的觀察就是其一。化學鍵斷裂是自然界的基本過程，其中原子間共享的電子可能會被重新分配，過程中先前共用的電子會經歷極高速變化，阿秒光脈衝正好讓研究人員可以實時追蹤「化學鍵」的斷裂過程。
自 2000 年代初，呂利耶、阿戈斯蒂尼和克勞斯實現阿秒光脈衝，該領域便高速發展，透過對原子和分子更短時間的捕捉，阿秒光譜學（Attosecond Spectroscopy）幫助研究人員破解單分子中的電子動態，例如電子電荷如何遷移、原子間的「化學鍵」如何斷裂等。
在廣闊的科學範疇上，阿秒技術也用於研究電子在水中動態，以及在固態半導體中的電子傳遞。隨著研究者繼續提升產生阿秒光脈衝的能力，人類有望對構成物質的基本粒子有更深入理解。
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