世界最快激光脈沖能定格超速運行的電子和原子
據(jù)物理學家組織網(wǎng)報道,世界最快的激光脈沖能夠定格正在超速運行的電子和原子,美國亞利桑那大學的物理學家利用這種脈沖已經(jīng)捕捉到分子分裂、電子從原子里逃逸出來的動態(tài)畫面。他們的研究有助于我們更好地了解分子過程,并最終在很多可能的應用中控制它們。 1878 年,當時的一系列照片立刻解決了一個長期存在的謎題:是不是正在飛奔的馬始終都有一部分身體接觸到地面?結果證明不是。愛德華-穆布里奇在賽馬跑道旁拍攝 的這一系列圖片,標志著高速攝影時代的開始。大約134年后,亞利桑那大學物理學系的研究人員解決了一個類似的謎題,這次是一個超速運行的氧分子取代了 馬,超快、高能激光脈沖取代了穆布里奇的感光乳劑板。阿爾文-桑德胡及其科研組利用持續(xù)時間僅為0.0000000000000002秒的極端紫外線光脈 沖,設法定格氧分子在很短時間內被高能擊中后產(chǎn)生的超速動作。由于科學家正在試著從電子級別更好地了解量子過程,甚至最終控制這一過程,設計出新的光源, 組合出新分子,或者是設計出新型超速電子元件,以及無數(shù)其他可能的發(fā)明,因此觀察原子和分子里發(fā)生的極短事件變得越來越重要。 雖然桑德胡的 科研組在產(chǎn)生世界最短光脈沖方面,并不是世界紀錄保持者,但他們是最先把這些當做工具,用來解決很多懸而未決的科學問題的人。該科研組的最新成果,是展示 氧分子在吸收過多能量而無法保持兩個原子之間的穩(wěn)定性后,突然裂開的實時快照系列。該研究成果發(fā)表在《物理評論快報》上。揭開這么短時間內的分子過程,有 助于科學家更好地了解地球大氣層里的臭氧形成和被摧毀背后的微觀動態(tài)。桑德胡把這一原理比喻成是設法給快速飛向擊球手的棒球拍照。他說:“如果我們利用常 規(guī)相機,拍到的照片會非常模糊,或者棒球根本顯示不出來。但是我們想很詳細地研究這個球,它的表面、它的縫合線,以及在任何特定時間它的確切位置。要做到 這些有兩種方法。你可以制造一個擁有很快快門,能夠在球做任何運動前迅速開啟和關閉的相機;蛘呃梅Q之為動態(tài)鏡檢查(Stroboscopy)的技術, 你用光照射這個棒球很短時間,并在這個時間內給它拍照! ![]() 圖1.由阿爾文-桑德胡(右)領導的烏克蘭物理學家利用世界上最快的激光脈沖,拍攝化學反應等超快過程的快照 ![]() 圖2. 愛德華-穆布里奇的著名“飛奔的馬”標志著高速攝影時代的開始。桑德胡說:“其實我們遵循的原理與之相同,只是采用了現(xiàn)代技術! |