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光子從氫分子的電子云中產(chǎn)生電子波，這些電子波相互干涉，科學(xué)家可以借此計(jì)算光子從一個(gè)原子到下一個(gè)原子所需時(shí)間。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

在最新研究中，德國(guó)歌德大學(xué)萊因哈德·德勒教授領(lǐng)導(dǎo)的原子物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)，用漢堡加速器設(shè)施電子同步加速器上的激光源PETRA Ⅲ發(fā)出的X射線照射氫分子，對(duì)其開展了時(shí)間測(cè)量。

研究人員解釋稱，光子就像兩次在水面激起兩股水波的鵝卵石，會(huì)在氫分子的電子云中產(chǎn)生電子波，這些電子波的波峰和波谷相遇時(shí)會(huì)相互抵消，形成所謂的干涉圖像，他們借此可以計(jì)算電子從一個(gè)原子到下一個(gè)原子所需的時(shí)間。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員設(shè)定了X射線的能量，使一個(gè)光子足以將兩個(gè)電子從氫分子中“剔出”。鑒于電子具有波粒二象性，即可以同時(shí)表現(xiàn)出粒子和波的特性，因此電子的噴射導(dǎo)致氫分子的兩個(gè)原子連續(xù)快速發(fā)出電子波，這兩股電子波最終合并在一起，并發(fā)生干涉。

隨后，研究團(tuán)隊(duì)使用COLTRIMS反應(yīng)顯微鏡測(cè)量了噴射電子的干涉圖像。COLTRIMS顯微鏡由德勒教授幫助開發(fā)，能使原子和分子內(nèi)的超快反應(yīng)過程清晰可見。在揭示干涉圖樣的同時(shí)，COLTRIMS反應(yīng)顯微鏡還可以確定氫分子的方位。

研究人員稱：“由于我們知道了氫分子的空間方位，因此我們使用兩個(gè)電子波的干涉來精確計(jì)算光子分別到達(dá)兩個(gè)氫原子的時(shí)間：最多為247仄秒?！?/span>

德勒補(bǔ)充說：“在最新研究中，我們將COLTRIMS技術(shù)擴(kuò)展到了新的應(yīng)用領(lǐng)域。我們也首次觀察到，分子內(nèi)的電子層不會(huì)同時(shí)與光起反應(yīng)，最新測(cè)量有望幫助我們更好地理解化學(xué)過程?！?/span>

總編輯圈點(diǎn)

你可能聽過飛秒和阿秒，但仄秒就比較冷僻了。簡(jiǎn)單類比一下，如果把1仄秒時(shí)間當(dāng)成我們熟悉的一秒鐘，那么真實(shí)的一秒鐘又變成了多久呢？差不多要2.8億億年！所以說247仄秒就是如此一個(gè)貨真價(jià)實(shí)的“轉(zhuǎn)瞬即逝”。雖然我們不知道測(cè)到一個(gè)這么快的時(shí)間，對(duì)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用會(huì)有什么改變，但這至少是人類測(cè)量能力的一次飛躍性提升。而且當(dāng)時(shí)間單位變得如此難以理解，我們是不是也可以一窺與時(shí)間相關(guān)的其他未知領(lǐng)域的衣角呢？