#华星卫视新闻# 他参与建设了60多个顶级物理实验室。当我们骂他回国养老的时候，80多岁的他正亲自在实验室做研究。他以清华大学的名义发表SCI论文30多篇，将冷原子、凝聚态物理科研水平一下子提高了几十年……

杨振宁教授是目前仍然在世的物理学家当中，唯一一位可以和爱因斯坦相媲美的物理学家。
为什么直到现在国内仍然低估他在物理学上的地位，因为国内能看懂他研究方向的人数只有三位数。

第二八三天，可见光显微镜使我们能够看到像活体细胞内的小器官那样小的微小物体。然而，它依然无法用来观测固体中电子在原子间的分布情况。最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室孟胜研究组与罗斯托克大学极端光子学实验室以及德国马克斯普朗克量子光学研究所的研究人员合作，开发了一种新型的光显微镜，即“激光皮米显微镜(laser picoscopy)”，用以实现对固体中价电子分布的实时观测。

该技术是通过跟踪在激光辐照下固体发射的高次谐波来实现的。高次谐波是在超强激光场驱动下介质的一种极端非线性行为，其表现为材料发射出远紫外的相干谐波辐射。高次谐波对材料中电子尤其是价电子的状态非常敏感。因此对于固体材料，它不仅可以用于产生具有极限性能的超短激光脉冲，也可以用作一种探测材料内部电子性质的有效手段。作为全光学的探测方法，利用高次谐波的固体材料测量不需要高的真空条件以及对样品的解理；同时，由于高次谐波脉冲时间短，产生的热效应少，所以对样品几乎没有损伤。相比于传统的探测手段，其时空分辨率更高，因此被逐渐应用到对电子能带结构、拓扑性质以及动态电导率等性物性的测量上。

因为X射线、电子束等探针仅对材料的总电子分布敏感，利用传统方法实现价电子分布的直接空间成像依然很有难度，而高分辨的测量更是巨大的挑战。利用高次谐波在测量上的优势，孟胜研究组与实验研究人员合作，使用强大的激光闪光照射晶体材料薄膜，激光脉冲驱动晶体中的电子快速摆动。当电子与周围的电子反弹时，它们在光谱的极紫外部分发生高次谐波辐射。通过分析这种辐射的性质，可以制作一系列具有几十皮米分辨率的图片来说明电子云是如何分布在固体晶格中的原子之间的。

该研究团队利用自主发展的含时密度泛函理论方法，构建了强光场作用下电子-势垒的散射图像，实现了高次谐波对价电子空间分布的重构。他们发现，在光场强度达到一定程度时，由于强场对势垒强烈的压制作用，固体中电子呈现一定的准自由行为，由此建立起高次谐波产率与势场分布的关系，通过对高次谐波强度的拟合，固体价电子的势场以及电荷密度的空间分布被建立起来。

值得注意的是，由于高次谐波具有极高的截止能量，这种价电子的空间成像可以达到皮米量级的超高空间分辨率。因此，借助高次谐波，不同元素价电子的空间分布尺度也能够被精确探测。结果表明，高次谐波对价电子的空间成像不依赖于驱动光的波长，这意味着这种测量手段拥有涵盖从太赫兹波段到可见光波段的广泛光源适应性。

此项研究为开发新型激光显微镜铺平了道路，使物理学家、化学家和材料科学家能够以前所未有的分辨率窥视微观世界的细节，深入理解并最终控制材料的化学和电子性质。能够探测价电子密度的显微镜也可以更好地为计算固态物理建立实验基准。相关研究成果发表在Nature 583, 55 (2020)上。

#2020 中国光学领域十大社会影响力事件# 中科院物理所等提出狄拉克涡旋拓扑光腔。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室L01组陆凌研究员等人的团队与合作者，理论提出并且实验证实了一种全新的拓扑光子晶体微腔——狄拉克涡旋腔，不但可以支持任意简并度的腔模，而且是目前已知光腔中, 大面积单模性最好的。这个拓扑光腔填补了半导体激光器在选模腔体设计上的空白，为下一代高亮度单模面发射器件提供了符合商用激光器历史规律的新发展方向，对激光雷达和激光加工等技术有潜在的积极意义。