知名人物 王育竹人物简介
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知名人物 王育竹人物简介
·王育竹
王育竹，量子光学专家，中国科学院院士，是我国原子钟研究开拓者之一。首次提出利用光频移效应和积分球红移漫反射光用于激光冷却。建立了我国第一个量子光学开放实验室，首次验证了共振荧光中发射光子的亚泊松光子统计规律。在国际上最先观察到低于多普勒激光冷却极限现象。在国内率先进行玻色-爱因斯坦凝聚实验研究并观察到BEC相变。
王育竹，1932年2月29日出生于河北省正定县一个职员家庭，父亲是邮政职员，母亲是家庭妇女，生活不富裕，但平静安逸。父母都是平民百姓，没有系统的家教方法，也没有望子成龙的奢想，但要求子女认真读书，诚实做人。
他的青少年时期是在动荡的年代中度过的，生活很不安定。上小学时正值日本侵华战争，受不到良好的教育。中学时他父亲调到北京邮局工作，全家移居北京。到北京后，就读于学风很好的育英中学，这是个教会学校，教学认真，纪律严明，使他养成了一个较好的学习习惯。1951年，他考入了北京大学工学院无线电系，并在北大红楼物理系学习了一年的基础课。这一年基??课的学习对他一生的工作起到了至关重要的作用，数学和物理都是由当时最优秀的教授讲授。朱光亚教授在北大物理系只教过??年普通物理，操着一口南方口音的普通话，清晰动听，讲课概念正确，图像清晰，使他终生受益。大学二年级时全国院系调整，他从北大调整到清华大学无线电系，学习无线电工学，学到了不少无线电和电子学的基础知识。孟召英、常桐、吴佑寿、冯子良等老师教会了他如何思考问题和解决问题，增强了他处理问题的自信心。工科学习强调实践和动手，参加实际工作对提高动手能力十分重要。1954年在天津无线电厂的实习给他留下了深刻的体验。实习任务是制作铁氧体，那时，国内还没有铁氧体，实际上这是一个研制任务，厂里有化学原料、高温炉和成型模具，由厂里技术科的老师作指导，放手让同学们大胆干，为他们提供了一个极好的锻炼机会。他每天吃力地阅读英文文献，按照理解的资料进行配料、压模、烧制、测量和记录，非常认真，这段实习生活使他对实验发生了很大的兴趣。
1960年大学毕业后，他被国家派到苏联科学院电子学与无线电技术研究所当研究生，学习的专业是原子频率标准 (原子钟)，获副博士学位①。在莫斯科4年的学习生活，使他的理论基础和实验技能得到了提高，为以后研制我国第一台铷原子钟打下了基础。这4年中最难忘的是1957年11月毛主席在莫斯科大学礼堂接见中国留学生时的情景，毛主席深情地对他们说： “世界是你们的，也是我们的，但归根结底是你们的。你们青年人朝气蓬勃……好像早晨八九点钟的太阳，希望寄托在你们身上。”毛主席的话表达了全国人民对他们的殷切期望，使他们这一代人在祖国的建设事业中奉献出自己的一份力量。
1961年回国后，他到中国科学院北京电子所工作。在十分艰苦的条件下投入到了原子钟和激光冷却气体原子等研究中，在工作中克服了重重困难，作出了艰苦的努力，高质量地完成了各项科研任务。
1985年在意大利计量院工作期间，获意大利计量院荣誉证书，1987—1992年任国际理论物理中心合作成员，1993—1998年为国际理论物理中心高级合作成员，1996—2002年为国际纯粹物理联盟量子电子学专业委员会委员。
原子钟的研究
当时，我国的时间频率标准主要是使用晶体振荡器，对原子钟的价值没有足够的认识，作为技术储备，他们开展了光抽运型原子钟研究。他和几个青年人开始建立实验室，开展了光磁双共振研究，并于1964年研制成功了钠原子钟。这时，国外报道研制成功了铷原子钟，但对中国禁运。他看到铷原子钟在导航、定位技术中有重要价值，于是在1965年决定研制铷原子钟。研制原子钟首先遇到的困难是我国没有铷同位素，但大家热情很高，一定要搞到铷同位素，甚至想自己分离铷同位素。后来，他们向北京原子核所求助，原子核所用了一年时间分离成功了铷同位素，为他们开展铷原子钟的研究提供了条件。1967年底，他们就研制成功了铷原子钟的实验装置。在这项研制工作中，他提出使用轴向通光的微波谐振腔的技术途径，并和同伴们一起把它研制了出来。他们研制的轴向通光的微波谐振腔与后来美国在1974年专利上提出的谐振腔一样，可在我国却已经使用了10年。1969年9月30日，周恩来总理作出了建立我国原子时的决策。上海天文台承担了氢原子钟的研制，上海光学精密机械研究所承担了铷原子钟的研制，但王育竹和他的同事们的铷原子钟的研制却早已起步了。随后，他们总共研制了5代铷原子钟，其性能一代比一代好。
1974年，他们和国防科工委测通所共同进行搬运铷原子钟工作，对各测试台站的时间进行同步比对。为了测量卫星和导弹的发射轨道参数，在全国各地设置了很多台站，要求台站之间的时间必须同步，各台站通过接收上海天文台的标准时间信号来实现时间同步。由于电磁波传播中有延迟，给各台站接收到的标准时间信号引入了误差，各台站之间的同步精度约在毫秒量级。为了提高精确度，他们利用搬运原子钟直接比对的方法来实现各台站之间的时间同步。每次搬运时，他们和测通所的工作人员从清晨四点起，先到天文台与标准时间对时，然后把原子钟运往机场装上飞机，飞到各台站与那里的钟对时，再飞回上海机场，把原子钟运回天文台，与标准时间再比对，从而使台站间的对时精度提高到了微秒量级。当时的原子钟很重，供电的直流电池更重，他们这批年轻科研人员起早摸黑、吃苦耐劳，为参加我国第一次的科学对时实验并把精度提高到微秒量级而感到欣慰，大家感到为国家做了一件有价值的事。
1975年，在海军司令部的领导下，他们和电波研究所合作，第一次测量了我国沿海的电离层参数。他们利用飞行的原子钟测量电磁波的时间延迟，来推算出电离层参数。为此，他们从南端的海南岛飞到北端的佳木斯，飞了22个航次，88个小时，行程4万千米，前后共飞了约3个月，完成了电离层参数的测量任务。这项测量对海上船舰的定位非常重要，意义重大。
1971年，王育竹小组承担了远望号测量船上的铷原子钟的研制任务，原子钟是这个海上 “靶场” 的时统系统的核心。除了测量船对原子钟本身的性能有很高要求外，还要求它能稳定可靠地工作，能抗恶劣环境、抗盐碱和抗潮湿等。为此他和同伴们对各专项技术进行了攻关研究，如小型微波倍频器和铷泡精密充制技术等。经过无数个日日夜夜的攻关和测试，1973年他们研制出了铷原子钟样机。当年参加了出海试验，考验了原子钟的性能。然后，为了进一步提高铷原子钟的性能和可靠性，重新设计和改进了样机，减小了体积，方便了使用和维护，提高了指标。1977年新的样机参加了全国原子钟的比对会，比对结果表明原子钟的主要性能达到了国外同类产品的水平。1979年召开了铷原子钟出厂鉴定会，会议认为该铷原子钟性能符合工程要求，同意装船。这样他们研制的铷原子钟终于全面完成了国防任务所要求的指标，1979年装上了 “远望1号” 和 “远望2号” 测量船。铷原子钟在船上经受了十多年的严峻考验，??直运行正常。
激光冷却气体原子研究
1978年，王育竹从图书馆的文献资料上看到了汉斯和肖洛于1976年发表在 《光通讯》 杂志上的一篇关于 《激光冷却气体原子》 的论文，对他产生了巨大的吸引力。他清楚地知道，原子钟的精确度受限于原子的热运动速度，如果能降低原子的温度，即减低原子的热运动速度，那么就会大大提高原子钟的精确度。这不仅对原子钟研究，而且对原子物理以及基本定律验证的研究都有重大的意义。他在当时并没有意识到这个课题的成功将可能获诺贝尔奖，只是从学术意义和应用前景意识到它的重要性和价值。作为一个原子钟研究工作者，自然会全身心地投入到 “激光冷却气体原子” 的工作中去。当时，“激光冷却气体原子” 这个领域是一片空白，只要决心投入和潜心研究，就会有创造。搞科研的人一生都在学习、提问、探索和思考，但这一段时间里他像着了迷一样地提问、学习和思考。当他悟出激光冷却气体原子与多普勒频移的关联后，即提出了两种与多普勒效应相关的激光冷却气体原子的新方法。进一步他又联想到; 铷原子钟中有光频移效应，既然多普勒频移可用于激光冷却气体原子，那么光频移为什么不能用于冷却气体原子呢? 经过一段时间的分析研究后，他提出了利用交流斯塔克效应 (光频移效应) 应用于激光冷却气体原子的设想，先后提出了 《积分球红移漫反射激光冷却气体原子》(全国光频标论证会，1979，四川，成都)，《序列脉冲激光冷却气体原子》 (全国光频标论证会，1979，四川，成都) 和?利用交流斯塔克效应激光冷却气体原子》 ( 《科学通报》，1979、?激光》，1980) 等论文报告。前两项物理思想是多普勒冷却机制，与诺贝尔奖获得者Phillips 1983年的工作相似。Phillips用磁场变化补偿多普勒频移，王育竹用光线入射角的变化和序列脉冲的光谱宽度补偿多普勒频移。后一项物理思想与诺贝尔奖获得者S. Chu (朱棣文) 和Cohen-Tannoudji 1989年提出的低于多普勒冷却极限的Sisyphus冷却机制相一致。S. Chu他们提出，在驻波场中的光频移与自发辐射结合可冷却气体原子，而王提出光场在时间上和空间上的非均匀性所产生的光频移与自发辐射相结合可以冷却气体原子。1989年8月诺贝尔奖获得者肖洛教授来华讲学，肖洛访问了王育竹的实验室。肖洛教授是“激光冷却气体原子” 物理思想的提出者，王向他讲述了自己的想法，肖洛教授说“这个思想是新的、合理的，表达是直接的和清晰的，我建议你马上发表。” (见肖洛教授来信)，并鼓励王要把实验做出来。当时我国的科研体制、经济实力和技术水平都不允许王育竹他们很快开展工作，因此延误了这项工作的进展。
“激光冷却气体原子研究” 在中国和在日本所得到的支持不一样。1979年底他到日本东京大学作短期访问学者，想找到??个实验室能进行这项实验。当时，日本没有一个研究室开展这项工作，王育竹多次在学校和研究所作报告，希望有人愿与他合作，他的报告引起了东京大学应用物理系清水富士夫教授的兴趣。当时，清水富士夫正进行铜蒸汽激光器的研究，他愿与王育竹进行激光偏转原子束的实验。他们找到了东京大学分子光谱实验室，那里有先进的激光器和分子束设备。在1980年的新年假日里，他们进行了首例激光偏转钠原子束的实验，展示了光压力的作用。此后，清水富士夫开始转向激光冷却气体原子的研究。他的课题很快得到批准，顺利地申请到一大笔经费，建立了一个很好的实验室。他是日本开展激光冷却研究的创始人，已成为国际上著名的科学家。
为了开展这项研究工作，长时间里王育竹他们只能用有限的一点经费来建立所需的设备，他和他的学生利用这些简陋的设备进行了一些辐射压力的研究工作。用多光束偏转原子束证实了自发辐射压力的半经典辐射压力的理论; 用原子束偏转的方法，首次观察到原子共振荧光中强烈的亚泊松光子统计现象，验证了这一纯粹的量子力学效应; 在驻波场中慢原子的受力行为的研究中，首次在空间直接观察到驻波场中原子运动的沟道现象; 在??光冷却原子束的研究中，首次利用滞后偶极力冷却和准直原子束，使原子束横向运动降低到有效温度60μK，远远小于多普勒冷却极限; 利用多普勒效应观察到了原子波包的干涉。
1993年王育竹的课题组得到国家基金委重大项目的支持，实验室的设备条件有所改善，他们自行设计了一个超高真空磁光阱装置。在这个装置上他们观察到了非均匀磁场中原子荧光变暗的量子干涉现象; 利用冷原子观察到了光场和射频场诱发的量子干涉现象。
1999年，他们承担了由国家自然科学基金委和中国科学院支持的 “玻色-爱因斯坦凝聚实验研究” 课题，建成了超高真空双磁光阱装置。实现玻色-爱因斯坦凝聚是一项难度极高的实验，对光、机、电和超高真空均有极高的要求，经过3年十分艰苦的努力，终于在2002年3月观察到了铷原子稀簿气体的相变现象。正如诺贝尔奖获得者C. E. Wieman所说： “在世界上任何一个实验室实现玻色-爱因斯坦凝聚都是一场挑战。”
新的征途
现在王育竹已年届70。当回忆起他的科研经历时，他深深感到时间过得太快，还没有做几件事，人已步入老年，很多事应该做好，但未能做好，感到十分遗憾。王育竹最近表示： “今年我已步入70岁，自己感觉到精力不如以前，这是自然规律，必须面对现实。我还能做什么?周总理说： ‘活到老，学到老’，我要尽自己的能力再为科研做些事。20年前，我选择激光冷却气体原子的研究是要从根本上改善原子钟的性能，事实证明这个选择是正确的。目前，国际上利用超冷原子研制成功的原子钟，其稳定度和准确度达到10-17。这个成果对物理学研究和高科技研究均有重大意义。现在，国家急需独立的全球定位系统 (GPS)，原子钟是这个系统的核心，因此，我们承担高精度冷原子钟的研制是义不容辞的。作为一名老科技工作者要当好科学与技术发展的顾问，培养青年人，尽自己的能力为祖国再作一点贡献。生命不息，奋斗不止。”
简 历
1932年2月29日 出生于河北省正定县。
1951—1955年 先后在北京大学、清华大学学习。
1955—1956年 在北京俄语学院留苏预备部学习。
1956—1960年 苏联科学院无线电技术与电子学研究所研究生，获副博士学位。
1961—1964年 任北京中科院电子所助研，课题负责人。
1964—1985年 任上海中科院上海光机所室主任、学术委员会副主任、副研究员。
1980—1981年 日本东京大学访问学者。1985—1986年 意大利计量院访问学者。
1986—1992年 任中科院上海光机所研究员、博士生导师，量子光学重点实验室主任。
1992—1997年 任上海市科协第四届委员会副主席。
1997年 当选为中科院院士。
1999年 当选为瑞典皇家工程科学院外籍院士。
2002年— 任浙江大学物理系教授。
主要论著
1 ВанЮэ-чму(王育竹).Квопросу сужениа ялиния струтуры впарах щелочныхалементов. Радиотехника иЭлектроника，1960 (5)： 505—510
2 王育竹. 利用交流斯塔克效应激光冷却气体原子. 科学通报，1980 (9)：432
3 王育竹. 激光冷却和捕陷气体原子或分子. 中国激光，1980，(8)： 1—5
4 王育竹. 利用光频移效应激光冷却气体原子. 中国激光，1981 (8)：10—14; Wang Y Z. Chinese Phys.，1982 (2)： 227—231
5 王育竹. 共振光压作用下单一速度原子束的偏转. 光学学报，1982 (2)：531—535
6 Wang Y Z et al. Deflection of a sodium atomic beam by light pressure exerted by absorption from a multiple laser beam. Laser Spectroscopy Ⅵ，Springer- Verlag，1983 (6)： 20
7 王育竹，等. 利用多光束偏转原子束. 中国科学A，1984，(5)： 467—470
8 Wang Y Z，et al. Spectral technique for measuring hyperfine structure ofatoms. Opt. Lett.，1984 (9)： 276—279
9 王育竹，等. 利用多光束偏转原子束测量原子束速度分布. 中国激光，1985，(2)： 658—660; Wang Y Z，et al. Chinese Phys.，1985 (6)：412—415
10 王育竹. 利用多光束偏转原子束验证亚泊松光子统计规律的建议. 光学学报，1985 (5)： 505—512
11 Wang Y Z，et al. Test of photon statistics by atomic beam deflection.Laser Spectroscopy Ⅶ，Springer-Verlag，1985 (7)： 283—287
12 Liu L，Wang Y Z. A new method of isotope seperation by means of laserdeflectionof an atomic beam. Chinese Phys. Lett.，1986(3)：497—501
13 Wang Y Z，et al. Collimation of atomic beam using ratarted dipoleforce. Opt. Comm.，1989 (70)： 462—468
14 Wang Y Z. Collimation of atomic beam using velocity dependence dipoleforce in an absorption cell. Laser Spectroscopy Ⅸ，Editeds by Feld M and Thomas J ，Academic Press，INC. 1989 (9)：455—460
15 王育竹，等. 光的力学研究. 科学年鉴，1989，93—98
16 Wang Y Z，et al，One dimensional motion of slow atoms in a standingwave field. Phys. Rev. A，1990 (42)： 4032—4038
17 Wang Y Z，et al. Atomic motion in a misaligned standing wave field.Chinese Phys. Lett.，1991 (8)： 33—38
18 Wang Y Z，et al. Obersvation of collimated atoms by light pressureforce in absorption cell. Chinese Physics Letters，1993 (10)：213—216
19 Wang Y Z，et al. Observation of collimation and decollimationof an atomicbeam in a misaligned standing wave. Appl. Phys. B，1994 (58)： 327—329
20 Lu B L，Wang Y Z，et al. High order resonance structures in Nd-dopedglass microsphere. Opt. Comm.，1994 (108)：13—16
21 Chen Hongxin，Wang Yuzhu，et al. Laser cooling and deceleration ofneutral atoms by red-shifted diffuse light. Chinese Phys. Lett.，1994(11)：541
22 Wang Y Z. Laser cooling，collimation and manipulation of atoms andatomoptics. Aust. J. Phys.，1995 (48)： 1—5
23 Wang Y Z，et al. Observation of cavity QED effects in a Nd-glass micro-sphere. Opt. Lett.，1995 (20)： 1—5
24 Wang Y Z，et. al. Observation of transparency and population trappingdue to atomic coherent effects. Phy. Rev. A，1995 (53)： 1160—1163
25 Liu Jiaren，Wang Yuzhu. Motion-quantized Jaynes-Cummings modelwith an arbitrary intensity-dependent medium. Phsical Review A，1996(54)：2326—2329
26 Liu Jiaren，Wang Yuzhu. Velocity-selective population and quantumcollapse-revival phenomena of the atomic motion for a motion quantized Raman-Coupled Jaynes-Cummings model. Phys. Rev. A，1996，(54)：2444—2449
27 Xu Xinye，Wang Yuzhu，et al. Theoretical analyses and experimentaldemonstration of coherent splitting of atomic wave Packet. Chinese Journal of Laser B，1997，(6)： 30
28 Yin Jianping，Wang Yuzhu，et al. Proposal of an optically-trappedBose-Einstain condesation. Chin. Phys. Lett.，1999，(16)： 478—482
29 Lu B L，Wang Y Z，et al. Laser induced hybrid trap for micro-particles. Appl. Phys. B，2000，(71)： 1—5
30 Xu Lifang，Yin Jianping，Wang Yuzhu. AC magnetic Ioffe trap for coldatoms in an Ioffe tube. Optics Commun.，2001，(188)： 93—98
① 根据国家科委1985年文件,规定为PH. D.博士学位。
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