電子光譜學：不只是快照，而是真實電影？其他頭條網

藝術家對實驗的印象：激光脈衝（來自右邊，用紅色表示）撞擊氬原子雲。原子吸收光能並以阿秒脈衝序列的形式重新發射，速率為每秒7800萬。一個特殊構造的帶有微小孔徑（左上）的穿孔鏡用於捕獲極紫外線輻射的脈衝。高重複率將有可能產生原子和分子中電子運動的超高速改變的高分辨率電影。圖片來源：Thorsten Naeser。

位於慕尼黑大學LMU和馬克斯普朗克量子光學研究所的物理學家已經開發出一種激光配置，可以讓他們“拍攝”電子的運動。

電子不是懶散的。事實上，它們移動速度太快，以至於難以確定。如今，這些基本粒子確實可以被成像，但是獲得的是單個孤立的快照。所以自由電子的分散到目前為止，一直無法直接觀察到。但是現在，與Jena弗里德里希席勒大學的同事一起，在LMU的阿爾泰物理實驗室（LAP）和馬克斯普朗克量子光學研究所（MPQ）的研究小組中，與耶拿弗里德里希席勒大學的同事們合作，提出了激光配置，使其成為可能。通過拍攝它們來跟蹤電子的動力學。該團隊使用高功率激光以每秒7800萬的速度產生阿秒脈衝序列，每列火車包含大約20個閃光燈，每個閃光燈持續不到一飛秒。利用這種高重複率，應該有可能表徵電子的行為，其量子態波動非常迅速，效率比以往任何時候都高。

頻閃攝影是一種特殊技術，允許人們凍結移動物體的運動。訣竅是在保持快門打開的同時觸發閃光燈幾次。多次曝光的效果是驚人的。在單個圖像上多次捕獲對象，在其軌跡中的不同點停止其運動。

希望瞭解原子和分子中超快過程的物理學家在遇到使用頻閃儀拍攝的傳統圖像時，會感到有點羨慕。在毫微微或阿秒物理世界中，只能拍攝超快粒子（如電子）運動的單一快照。藉助於超短脈衝激光產生的閃光拍攝這些快照。但是電子的量子動力學可以在幾秒鐘內發生變化 - 阿秒是十億分之一秒（10-18秒）的十億分之一 - 太快而不能被這些曝光時間捕獲為清晰圖像。原子中的電子配置也在阿秒時間尺度上波動。

在由Ferencz Krausz教授和Ioachim Pupeza博士領導的激光物理學家團隊開發的新技術的幫助下，很快就可以使用類似的方法更詳細地監測量子粒子的動力學和更高的時間分辨率。頻閃成像。

該團隊使用高功率鐿光纖激光器作為光源，能夠以每秒7800萬（78 MHz）的速率產生一系列阿秒脈衝。每列火車包括大約20個單獨的阿秒閃光。用於產生阿秒閃光的激光脈衝首先在所謂的光學諧振器中相干增強 - 這是一種形成腔的反射鏡系統，其中光在逃逸之前來回反射多次。每當波脈衝擊中特定鏡子時，它通過後續脈衝的同步相加而被放大。這種波形的疊加使科學家們能夠增強初始脈衝的幅度，這個脈衝大約是50飛秒（飛秒）是百萬分之一十億分之一秒或10-15秒分數250倍，同時提高其穩定性。