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华人科学家叶军荣获2026沃尔夫物理学奖 造出最精确原子钟

  【财新网】10月1日晚,2026年沃尔夫物理学奖正式揭晓,美国科罗拉多大学、美国国家标准与技术研究院(NIST)教授叶军,和德国马克斯·普朗克量子光学研究所、慕尼黑大学教授伊曼努尔·布洛赫(Immanuel F. Bloch)共同获奖,以表彰他们“在超冷原子系统控制方面取得具有变革性且广泛适用的进展”(For transformative,widely applicable advances in the control of ultracold atomic systems)。

  沃尔夫奖有“诺贝尔奖风向标”之称,这是它第二次将物理学奖颁给华人科学家,而上一次还是1978年首届沃尔夫物理学奖颁给了著名华裔女物理学家吴健雄。

  公开资料显示,叶军1967年出生于上海,童年大部分时间与祖母在绍兴度过。幼年时的叶军既热爱文学,也热爱数学,曾一度在人文与科学之间犹豫。之后一位高中物理老师改变了他的志向,鼓励他参加全国物理竞赛,他由此迷上了实验物理。

  1985年,他考入上海交通大学物理系,1989年获得上海交通大学应用物理学学士学位,1991年获得美国新墨西哥大学物理学硕士学位,1997年获得美国科罗拉多大学博尔德分校物理学博士学位,博士导师为后来获得诺贝尔物理学奖的约翰·霍尔(John L. Hall)。

  1934年出生的约翰·霍尔,从1960年代激光刚被发明时就开始研究激光技术,是激光稳频领域的鼻祖人物。叶军曾对媒体表示,到美国之后,霍尔是对自己影响最大的人:“他教我光学书本的知识是不够的,什么东西你都可以用自己的双手比人家做得更好,只要你想得深——这是他教我最重要的一点。”

  目前叶军是美国国家科学院院士,中国科学院外籍院士,美国物理学会会士,美国光学学会会士。现任职于美国科罗拉多大学博尔德分校、美国国家标准与技术研究院(NIST)以及二者共建的天体物理联合实验室(JILA)。

  叶军主要从事原子、分子与光学物理(AMO)领域的研究,研究涵盖超冷原子与分子、精密光谱学、光学频率梳技术和激光-量子精密测量等方向。叶军基于在超冷原子、相位稳定激光等领域的突破,发展了世界上最精确的原子钟,做出了许多世界首创的研究工作;实现了极性分子量子气体,开拓了超冷化学和量子化学基本问题的研究;发展了光学频率梳及其在光谱学中的应用,拓展了在远紫外和中红外光谱区域的频率梳及其应用。他曾荣获2020年度“墨子量子奖”、2022年基础物理学突破奖等一系列奖项。

  原子钟的原理,是用原子内部能级之间极其稳定的跃迁频率作为时间基准。叶军团队以香取秀俊(Hidetoshi Katori)提出的光晶格钟方案为基础,把成千上万个锶原子囚禁在"魔术波长"的光晶格中,配合超稳激光和对原子间相互作用的精细控制,研制出世界上最精确、最稳定的光学原子钟。其团队首次精密测量了光晶格中锶原子的光学频率,并建立锶原子光钟系统,在稳定性、可重复性和精确性三个关键参数均达到世界最高指标。沃尔夫基金会评价,这些成果“重新定义了时间与频率测量的国际标准”。

  2014年,叶军团队的锶原子钟研究登上《自然》杂志(Nature)封面,按NIST的说法,其精度达到约50亿年才差一秒。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。

  凭借“在量子精密测量方面的突破性成就,特别是在开发极其稳定和精确的光学原子钟方面的成就”,叶军获得了2020年度“墨子量子奖”。

  沃尔夫奖由沃尔夫基金会设立,该基金由里卡多・沃尔夫及其家族出资捐赠,是面向全球开展评选的国际重磅学术大奖,1978 年起正式颁发。其奖项设置五大科学类奖项:物理学奖、化学奖、医学奖、数学奖、农业奖,另设艺术类奖项,在建筑、音乐、绘画、雕塑领域逐年轮换评选,面向全球学者与艺术家,不设国籍、种族、宗教、年龄限制,单项奖金 10 万美元,表彰在科学与艺术领域取得终身性杰出成就、造福人类文明的顶尖开拓者。