科学探索|用不到百万分之一秒长的X射线脉冲追踪量子物质状态下的电子运动( 二 ) 用不到百万分之一秒长的X射线

为了跟踪这种核激发状态的连贯叠加是如何随时间展开的，研究人员创造了一个被称为"阿托克洛克"的超快时钟，其中来自圆偏振激光脉冲的快速旋转电场充当了时钟指针。在核心激发态衰变过程中释放的奥格-迈特纳电子在落到探测器上之前被圆偏振激光脉冲旋转。一个电子落在探测器上的位置告诉研究人员它从分子中被弹出的时间。通过测量许多奥杰-迈特纳电子的弹射时间，研究人员能够以仅仅几百阿托秒的时间分辨率建立起一幅相干叠加状态如何变化的图片。
"这是我们第一次能够跟踪这一特殊现象并直接测量电子发射的速率， "SLAC科学家和主要作者Li Siqi说。"我们的技术使我们超越了仅仅看到这一过程的发生，并使我们能够窥视分子中发生的错综复杂的电子行为，这些行为发生在几百万分之一秒的时间内。它为我们提供了一个非常好的方法来观察分子内部，并看到在非常快的时间尺度上发生了什么。"
为了跟进这项实验，研究人员正在研究更复杂的量子行为的新测量方法。"在这个实验中，我们正在研究一个非常简单的模型的电子行为，你几乎可以用铅笔和纸来解决， "SLAC科学家和联合主要作者Taran Driver说。"现在我们已经证明我们可以进行这些超快的测量，下一步是研究理论尚不能准确描述的更复杂的现象。"
Cryan说："在越来越快的时间尺度上进行测量的能力是令人兴奋的，因为在一个化学反应中最先发生的事情可能是理解后来发生的事情的关键。这项研究是这些超短X射线脉冲的首次时间分辨应用，使我们离做真正令人兴奋的事情更近了一步，比如实时观察量子现象的演变。它有希望成为一种世界领先的能力，许多人在未来几年都会对此感兴趣。"
【科学探索|用不到百万分之一秒长的X射线脉冲追踪量子物质状态下的电子运动】LCLS是美国能源部科学办公室的一个用户设施。这项研究是来自SLAC、斯坦福大学、伦敦帝国学院和其他机构的研究人员之间合作的一部分。它得到了科学办公室的支持。