能源部 SLAC 國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們發(fā)明了一種方法，可以通過(guò)強(qiáng)大的 X 射線激光爆發(fā)來(lái)觀察電子的運(yùn)動(dòng)。這項(xiàng)新技術(shù)使科學(xué)家能夠使用只有 280 阿秒的激光爆發(fā)來(lái)測(cè)量電子運(yùn)動(dòng)。阿秒是十億分之一秒的十億分之一。

這一發(fā)現(xiàn)背后的技術(shù)稱為 X 射線激光增強(qiáng)阿秒脈沖生成或 XLEAP。這項(xiàng)新技術(shù)是科學(xué)家多年來(lái)一直在努力的一項(xiàng)重大進(jìn)步，并為在生物學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)等關(guān)鍵過(guò)程中電子如何圍繞分子運(yùn)動(dòng)的突破性研究鋪平了道路。

該團(tuán)隊(duì)表示，到目前為止，可以觀察到原子核的運(yùn)動(dòng)，但驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的更快的電子運(yùn)動(dòng)被模糊了。XLEAP 將允許 X 射線激光查看電子如何移動(dòng)以及它如何為隨后的化學(xué)反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，對(duì) XLEAP 啟用的時(shí)間尺度的研究可以揭示諸如光合作用過(guò)程中對(duì)光的吸收如何幾乎瞬間推動(dòng)電子并開(kāi)始導(dǎo)致氧氣產(chǎn)生的其他事件的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)表明，XLEAP 團(tuán)隊(duì)可以產(chǎn)生精確定時(shí)的阿秒 X 射線脈沖對(duì)，這些脈沖可以使電子運(yùn)動(dòng)并記錄這些運(yùn)動(dòng)?？梢詫⒖煺沾谝黄鹨詣?chuàng)建定格動(dòng)畫(huà)電影。XLEAP 被描述為一項(xiàng)巨大的進(jìn)步，它為科學(xué)家提供了一種突破性的工具來(lái)觀察和控制復(fù)雜系統(tǒng)中單個(gè)原子位點(diǎn)的電子運(yùn)動(dòng)。

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化他們的方法，這種優(yōu)化可能會(huì)導(dǎo)致更強(qiáng)烈且可能更短的脈沖。該團(tuán)隊(duì)還在為 LCLS-II 做準(zhǔn)備，這是他們用戶系統(tǒng)的升級(jí)版，每秒可以發(fā)射多達(dá) 100 萬(wàn)個(gè) X 射線脈沖，比以前快 8,000 倍。