在最新研究中,德國歌德大學(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,對其開展了時(shí)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(shí)會相互抵消,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!
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)的電子層不會同時(shí)與光起反應(yīng),最新測量有望幫助我們更好地理解化學(xué)過程!