247仄秒！短時測量世界紀錄誕生 有助更好理解化學過程

科技日報北京10月19日電 (記者劉霞)1999年，埃及化學家艾哈邁德·澤維爾因使用飛秒(10-15秒)化學技術，觀察到分子中的原子在化學反應中如何運動榮膺諾貝爾化學獎。日前，德國科學家在最新一期《科學》雜志撰文稱首次研究了一個發(fā)生時長比飛秒短得多的過程——他們測量出光子穿過氫分子所花費的平均時間為247仄秒(zeptosecond 10-21秒)，這是迄今科學家成功測量的最短時間，有望幫助科學家更好地理解化學過程。

在最新研究中，德國歌德大學萊因哈德·德勒教授領導的原子物理學家團隊，用漢堡加速器設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，對其開展了時間測量。

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會相互抵消，形成所謂的干涉圖像，他們借此可以計算電子從一個原子到下一個原子所需的時間。

在實驗中，研究人員設定了X射線的能量，使一個光子足以將兩個電子從氫分子中“剔出”。鑒于電子具有波粒二象性，即可以同時表現(xiàn)出粒子和波的特性，因此電子的噴射導致氫分子的兩個原子連續(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，研究團隊使用COLTRIMS反應顯微鏡測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)的超快反應過程清晰可見。在揭示干涉圖樣的同時，COLTRIMS反應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，因此我們使用兩個電子波的干涉來精確計算光子分別到達兩個氫原子的時間：最多為247仄秒。”

德勒補充說：“在最新研究中，我們將COLTRIMS技術擴展到了新的應用領域。我們也首次觀察到，分子內(nèi)的電子層不會同時與光起反應，最新測量有望幫助我們更好地理解化學過程。”

總編輯圈點

你可能聽過飛秒和阿秒，但仄秒就比較冷僻了。簡單類比一下，如果把1仄秒時間當成我們熟悉的一秒鐘，那么真實的一秒鐘又變成了多久呢？差不多要2.8億億年！所以說247仄秒就是如此一個貨真價實的“轉瞬即逝”。雖然我們不知道測到一個這么快的時間，對現(xiàn)實應用會有什么改變，但這至少是人類測量能力的一次飛躍性提升。而且當時間單位變得如此難以理解，我們是不是也可以一窺與時間相關的其他未知領域的衣角呢？

[責任編輯：楊凡、崔中連]

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