瑞典科學(xué)家首次拍下電子運動連續(xù)畫面
2008-02-25 來源：中國聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：
據(jù)國外媒體報道，由于電子的運動速度極快，過去要完整地拍攝電子的運動情況幾乎是一件不可能完成的任務(wù)。但瑞典的科學(xué)家們近日，通過一項最新研發(fā)的技術(shù)，他們首次成功地拍攝到電子運動的連貫影片。相關(guān)成果發(fā)表在美國學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。
長期以來，拍攝電子的運動一直是一件不可能完成的任務(wù)，因為電子運動的速度非？，拍出的照片也就會模糊不清。為了捕捉到這些高速速度的電子，極快的閃光是非常必要的，但在過去，這樣的閃光條件是不可能的。但是如今，瑞典倫德大學(xué)工程學(xué)院的科學(xué)家研發(fā)出一種瞬時強激光脈沖，稱為“阿秒脈沖”(attosecond)，這使得人類第一次可以拍攝到電子的運動圖像。瑞典倫德大學(xué)工程學(xué)院的原子物理學(xué)副教授約翰-馬里茨遜說，電子圍繞原子核轉(zhuǎn)一周大約需要150阿秒的時間(1阿秒=10-18 秒) 。在另一束激光的幫忙下，科學(xué)家們還成功引導(dǎo)一個電子與原子核進行碰撞，并拍下圖像。
約翰-馬里茨遜說，我們早就預(yù)言可以使用“阿秒脈沖”拍攝電子運動照片，現(xiàn)在終于取得成功了。我們可以研究當(dāng)電子與不同物體進行碰撞時的不同結(jié)果。所拍照片可以作為我們理論的有力證據(jù)。研究者們還想發(fā)現(xiàn)更多的東西，比如，當(dāng)內(nèi)部電子離開原子核時，情況是怎樣的，其它電子是在何時又是如何填補逃逸電子所留下的空缺的。馬里茨遜說，我們正在做的是純基礎(chǔ)研究。如果將來我們的研究成果能夠得到實際應(yīng)用，那就是對我們最好的獎賞。所拍電子運動影片的時間跨度上不過是光稍作移動的那么一瞬，但影片播放時，電子速度已被有意放慢，這樣我們就能很好地觀看它。影片只是以圖片連續(xù)播放的形式顯示了電子發(fā)送能量的過程，因此并不是一般意義上的影片。
為了測量電子的運動速度，研究組首先在沒有電流通過晶體的情況下進行實驗。他們施加一個短的微波脈沖讓電子開始進動，由于不同之處磁場強度不一樣，盡管出發(fā)時是同步的，但很快不同位置處電子的步伐就會不一致起來。不久之后，第二道脈沖迫使所有電子都在轉(zhuǎn)圈圈的進程中向前跳一步，但是跳進量并不一樣以使得次序反轉(zhuǎn)，結(jié)果是轉(zhuǎn)得最慢的跑到最前頭而轉(zhuǎn)得最快的落在后頭。經(jīng)過與前一階段同等時間之后，重新排序的結(jié)果是所有電子自旋又恢復(fù)了出發(fā)時的整齊一致，并發(fā)出一個無線電“回聲”。接下來研究組在有電流通過時開展同樣的實驗，此時很多電子都處在運動中，當(dāng)它們經(jīng)過樣品不同區(qū)域時會感受到不同的磁場強度并具有不同的進動速度，這樣一來第二道脈沖就無法使所有電子自旋重新同步，通過分析其無線電回聲就可以知道它們運動的有多快了。
在此之前，科學(xué)家們都是用間接的方法來研究電子運動。比如，通過測量電子光譜。但是，采用這些方法只能測出電子運動的結(jié)果，而現(xiàn)在，科學(xué)家們卻可以監(jiān)測電子的整個運動過程。實際上，幾年前人們就已發(fā)明出“阿秒脈沖”的方法，但直到現(xiàn)在人們才把它用于拍攝電子運動，這是因為，“阿秒脈沖”非常弱，難以拍出清晰的圖像。馬里茨遜說，他們?nèi)缃袷褂昧艘环N采用頻閃觀測儀的方法。這種頻閃觀測儀可以使他們將電子在某一時刻的運動“凍結(jié)”，就像抓拍鳥兒扇動翅膀的瞬間。趁鳥兒在扇動翅膀時，拍攝者在同一時刻同一位置同時拍出多張照片，這樣圖片就清楚了。
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由中國聚合物網(wǎng)收集互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：info@polymer.cn。未經(jīng)本網(wǎng)同意不得全文轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。
相關(guān)新聞
- 暫無相關(guān)新聞
