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新实验完成了有史以来最短的时间测量( 二 )


电子同时表现为粒子和波 ， 因此第一个电子的发射会导致电子波首先从氢分子的一个原子中发射出来 ， 然后从第二个原子中连续迅速发射 ， 随之产生波的合并 。 当波谷遇到波峰时 ， 第一次和第二次的波相互抵消 ， 形成所谓的干涉图样 。 如果沿用刚才那个比方 ， 简单来说 ， 鹅卵石片每次与水面接触时 ， 就会在水面上产生涟漪 ， 而两次的波纹互相作用 ， 就能形成一种独特的图案 。
新实验完成了有史以来最短的时间测量
本文插图
研究人员利用X射线对氢分子进行辐照 ， 并根据观测计算出光子通过氢分子的时间 。 | 图片来源：Grundmann, S. et al./Science（图片有简略 ， 原图可见论文）
接着 ， 科学家利用COLTRIMS（冷靶反冲离子动量谱仪）反应显微镜测量了第一个被发射的电子的干涉图样 。 COLTRIMS是一种特殊的仪器 ， 它能呈现出原子和分子中的超快速反应过程 。
在测量干涉图样的同时 ， COLTRIMS反应显微镜还可以测定氢分子的方位 。 有了分子的空间方位 ， 就可以利用两个电子波的干涉精确地计算出 ， 光子是何时到达第一个氢原子的 ， 又是何时到达第二个氢原子的 。 对于氢分子的平均键长而言 ， 这一过程是247仄秒 。 这刷新了目前人类测量到的时间的新纪录 。
针对这项研究 ， 通讯作者D?rner教授表示 ， 这是第一次观察到分子中的电子壳层不会同时与任何地方的光发生反应 。 时间延迟是因为分子内的信息只会以光速传播 。 这一发现也是将COLTRIMS技术扩展到了一个新的应用领域 。
参考来源：
https://aktuelles.uni-frankfurt.de/englisch/physics-zeptoseconds-new-world-record-in-short-time-measurement/
https://science.sciencemag.org/content/370/6514/339
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1999/summary/
https://www.sciencealert.com/a-new-shortest-unit-of-time-has-just-been-measured-it-s-a-zeptosecond
【新实验完成了有史以来最短的时间测量】封面来源：Sven Grundmann, Goethe University Frankfurt


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