超速运行电子原子被最快激光脉冲定格

光速瞬间定格：世界最快激光脉冲介绍超速电子与原子动态

近日，一项令人振奋的科学突破为世界带来了全新的视角。据物理学家组织报道，世界上最快的激光脉冲如今能够瞬间定格超速运行的电子和原子。这一发现由美国亚利桑那大学的物理学家团队率先实现，他们已成功捕捉到分子分裂、电子从原子逃逸的生动画面。

这项研究犹如1878年爱德华·穆布里奇的高速摄影，解决了关于飞驰物体动态的长久谜题。当时，穆布里奇解决了马在奔跑时是否始终有部分身体接触地面的问题。如今，亚利桑那大学的研究团队则用超快、高能激光脉冲解决了关于超速运行氧分子的类似谜题。

利用持续时间仅为0.0000000000000002秒的极端紫外线光脉冲，研究人员成功捕捉到了氧分子在极短时间内被高能击中后的超速动作。这一技术的出现，为我们从电子级别理解量子过程提供了可能，并有望设计出新型光源、组合出新分子以及新型超速电子元件等无数创新应用。

虽然其他团队可能在产生世界最短光脉冲方面有所建树，但亚利桑那大学的研究团队首次将这一技术作为工具，解决了一系列悬而未决的科学问题。他们的最新成果包括展示氧分子在吸收过多能量后突然裂开的实时画面。这一研究为我们理解地球大气层中的臭氧形成和破坏背后的微观动态提供了重要线索。

为了捕捉这些微观物体的动态，我们需要超越常规的相机技术。虽然常规相机可以拍摄高速运动的物体，但在原子或电子级别上，它们的速度太快了，根本无法捕捉。唯一能定格原子级别动作的方法是利用持续时间极短的光脉冲。为了产生这样的光爆，需要发出强烈的激光脉冲，其能量相当于整个美国的电力网，但持续时间非常短暂。

亚利桑那大学的研究团队已经解决了许多关于阿秒电子动力学的长期争论。他们发现氧原子在被高能光子击中后分裂的时间并不是先前所认为的那样，而是需要更精确的时间来计算。该研究团队还展示了测量电子摆脱超受激原子所需时间的方法，这一过程中之前只进行了理论模拟。他们发现这种自发电子发射发生在大约90毫微微秒内。这意味着当分子达到高能状态时，它们通过多种途径释放过剩能量。研究者可以对每条路径进行分析，深入了解电子脱离原子的过程。

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