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你的飛秒激光近視手術(shù)可能正建立在一個(gè)有缺陷的模型之上。渥太華大學(xué)物理團(tuán)隊(duì)最新研究發(fā)現(xiàn)，過去二十年主導(dǎo)阿秒科學(xué)的"弛豫時(shí)間近似"模型，在描述強(qiáng)激光與固體、液體相互作用時(shí)，會(huì)系統(tǒng)性高估電子失去相干性的速度。這項(xiàng)發(fā)表于《Reports on Progress in Physics》的研究，用"強(qiáng)場(chǎng)自旋-玻色子模型"改寫了極端條件下光與物質(zhì)相互作用的基本規(guī)則。

弛豫時(shí)間近似（Relaxation Time Approximation）是強(qiáng)場(chǎng)物理領(lǐng)域的"老黃牛"。過去十幾年，科學(xué)家用它預(yù)測(cè)激光驅(qū)動(dòng)電子的退相干過程，支撐起了阿秒科學(xué)（1阿秒=10^-18秒）的飛速發(fā)展。2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)表彰的阿秒脈沖產(chǎn)生技術(shù)，很大程度上依賴這一近似。

但該模型有個(gè)致命前提：它假設(shè)電子環(huán)境足夠簡(jiǎn)單。渥太華大學(xué)博士后研究員王璐（Dr. Lu Wang）指出，這套方法在稀薄氣體中表現(xiàn)優(yōu)異，一旦面對(duì)固體或液體等稠密物質(zhì)，且激光強(qiáng)度極高時(shí)，就會(huì)嚴(yán)重失真。電子在密集原子間的多體相互作用，讓簡(jiǎn)單的弛豫時(shí)間參數(shù)無(wú)法捕捉真實(shí)物理圖像。這意味著，依賴該模型設(shè)計(jì)的激光加工工藝，其精度可能存在系統(tǒng)性偏差。

研究團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向了量子光學(xué)中成熟的"自旋-玻色子"框架。他們將強(qiáng)場(chǎng)中的電子視為"自旋"，將周圍復(fù)雜的原子環(huán)境建模為"熱浴"（Heat Bath）。這個(gè)被稱為SFSB（Strong Field Spin-Boson）的模型，在不耗盡計(jì)算資源的前提下，首次把多體物理正式引入強(qiáng)場(chǎng)相互作用研究。

傳統(tǒng)理論把環(huán)境當(dāng)作簡(jiǎn)單的"摩擦源"，認(rèn)為電子只會(huì)更快退相干。SFSB模型卻發(fā)現(xiàn)，環(huán)境可以同時(shí)扮演"加速器"和"抑制劑"的角色。熱浴的溫度和量子漲落特性，會(huì)從根本上改變電子隧穿和電離的動(dòng)力學(xué)過程。這種修正不是微調(diào)，而是范式轉(zhuǎn)換：電子不再是在真空中被激光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，而是在一個(gè)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的量子環(huán)境中被集體操控。

計(jì)算結(jié)果令人驚訝。根據(jù)熱浴性質(zhì)和環(huán)境溫度的不同，電離速率可能激增，也可能被劇烈抑制，差異可達(dá)數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)（即上萬(wàn)倍的差別）。這種非單調(diào)依賴關(guān)系完全超出了傳統(tǒng)理論的預(yù)測(cè)范圍。

這對(duì)技術(shù)應(yīng)用影響深遠(yuǎn)。在桌面X射線源開發(fā)中，電離效率直接決定光源亮度；在激光精密加工中，電離閾值決定了加工精度；在阿秒脈沖產(chǎn)生中，電子相干時(shí)間限制了脈沖寬度。 如果模型誤判電離速率，工程師可能在錯(cuò)誤參數(shù)下工作多年。新模型為精確控制最快時(shí)間尺度上的光-物質(zhì)相互作用提供了理論抓手。

中國(guó)在該領(lǐng)域布局迅猛。2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后，中國(guó)科學(xué)院物理研究所、西安光學(xué)精密機(jī)械研究所、上海光學(xué)精密機(jī)械研究所等機(jī)構(gòu)加速推進(jìn)阿秒激光設(shè)施。北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等團(tuán)隊(duì)在高次諧波產(chǎn)生、固體阿秒動(dòng)力學(xué)等方向成果頻現(xiàn)。

中國(guó)擁有世界領(lǐng)先的強(qiáng)激光裝置，如上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置（SULF，輸出10拍瓦級(jí)激光）和神光-II升級(jí)裝置。這些大科學(xué)裝置為稠密物質(zhì)強(qiáng)場(chǎng)物理提供了獨(dú)一無(wú)二的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。西安光機(jī)所趙衛(wèi)團(tuán)隊(duì)、物理所魏志義團(tuán)隊(duì)在固體高次諧波和阿秒脈沖產(chǎn)生方面已躋身國(guó)際第一梯隊(duì)。渥太華大學(xué)的新理論，恰恰為中國(guó)這些強(qiáng)激光裝置提供了急需的稠密物質(zhì)相互作用理論工具。

從稀薄氣體到凝聚相物質(zhì)，強(qiáng)場(chǎng)物理正進(jìn)入新階段。SFSB模型不僅修正了舊有認(rèn)知，更預(yù)示著在極端光場(chǎng)條件下，我們可能發(fā)現(xiàn)更多被傳統(tǒng)近似掩蓋的量子現(xiàn)象。當(dāng)理論工具 finally 跟上實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，下一代量子材料和超快光源的突破或許就在眼前。

Neda Boroumand et al, "Strong field physics in open quantum systems", Reports on Progress in Physics (2025). DOI: 10.1088/1361-6633/adeebb

University of Ottawa, "Strong Field Spin-Boson model revises how intense lasers drive electrons in dense matter", Phys.org (2026, February 17).