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用阿秒激光脉冲“追赶”分子内的电子

  使用第二个激光脉冲来“追逐”分子中的电子

  科学家首次拍摄一系列电子运动图片
科技日报科学家首次拍摄一系列电子运动图片来源:星期五,2010年6月11日,华盛顿欧洲队首次成功地使用了分子电子学运动中观察到的阿秒激光脉冲。相关研究发表在6月10日的“自然”杂志上。为了理解化学反应,科学家们必须知道分子中电子的行为。但是,由于电子的快速移动,观测电子技术总是遇到技术瓶颈。现在,欧洲的一个多国研究团队已经在第二个激光脉冲的帮助下解决了这个挑战。自20世纪80年代以来,科学家们在飞秒激光的帮助下研究了分子和原子(1飞秒= 10-15秒)然而,飞秒激光可以跟踪原子和分子的运动,而不是电子运动。 1秒钟的时间是10-18秒,仅有1秒的时间少于百万分之一毫米,只有第二秒钟的激光才能“捕捉”分子中的电子。为了产生如此短的激光脉冲,物理学家在2001年之前做出了巨大的努力,第一次研究人员成功地开发了脉冲宽度为250秒的激光脉冲。现在,科学家终于成功地使用了第二台激光捕获分子内“电子运动”系列照片。首先要研究的物理学家是氢分子,它是两个质子和两个电子最简单的分子结构。研究人员首先使用了第二个激光脉冲的氢分子,使得一个电子从分子中移除,分子被电离;然后用红外激光束切割成两部分,这样就可以观察到电荷分布的两部分。由于缺乏电子,有些在剪切后是中性的,另一部分是正电荷的。剩下的电子也包含在中性部分,使研究人员有可能观察电子的运动。参与研究的Max-Born非线性光学和光谱爆发研究所(MBI)主任Mark Flakeen教授说:“我们的实验首次证明,我们有能力观察到电子运动分子能力“。尽管欧洲队为科学家们进行了阿秒雷射实验,但为了更好地阐明其测量结果,马德里大学的一个理论研究小组也加入了这个项目。他们花费了150万小时的计算机时间,带来了新的发现。这些计算表明,问题的复杂性远远大于以前的假设。研究人员说:“我们还远远没有解决问题,正如我们原先所想的那样,我们只是开了一扇门,实际上整个项目会更加重要和有趣。 (李山)激光脉冲意味着更广泛的研究领域。一个月前,一家德国研究机构刚刚发布了12秒的激光脉冲成功。第二个概念是什么?这样说,相对于1秒的100个阿秒,相对于整个1400亿年的宇宙寿命1分钟!这样短的光脉冲成为科学家窥视微观世界的黄金眼睛,就像一个高速摄像机,让我们看到足球场上的慢镜头。理论上,激光脉冲甚至可以在几分之一秒(1阿秒= 1000微秒)下实现。届时,即使“核短中的父母”会清楚。
 

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