人类第一次用电子窥探分子内部，这一发现或改写物理教科书

麻省理工学院的科学家最近做成了一件过去连想都不敢想的事——他们第一次用电子“探头”，看清了分子原子核内部的结构。简单说，就是人类头一次真的“看到了”原子核内部的磁性分布。

分子示意图。科学家利用电子探测分子核，揭示了一种难以捉摸的现象。

这项研究是在欧洲核子研究中心（CERN）和麻省理工联合完成的，成果发表在《科学》杂志上。研究团队研究的是一种非常罕见的分子——氟化镭（RaF）。它里面的镭原子核不是球形的，而是“梨形”的，形状有点像鳄梨。这种形状的不对称让科学家得以观察一种叫“玻尔–魏斯科夫效应”的奇特现象。过去，这种效应只在单个原子中见过，从没在分子里被发现过。

在自然界，物理规律通常是对称的——不管你在哪里，苹果掉下来的方向都是一样的。但科学家早就发现，宇宙似乎并不完美。比如宇宙中几乎全是物质，反物质却极少，这显然打破了“对称性”。为了弄清这种不平衡是怎么来的，物理学家开始盯上那些内部结构极不对称的原子核。镭原子核正好是个好例子，它那种梨形的形态能放大最微小的物理偏差，也许能揭示一些超出“标准模型”的新规律。

这次的实验难度极高。镭原子核本身具有放射性，寿命非常短，通常十几天就会衰变掉。科学家在CERN用高能质子去轰击铀靶，才得到极少量的镭-225同位素，然后再和氟气结合形成RaF分子。每个分子能存在的时间只有几分之一秒，研究人员每秒最多也就抓到五十个能测量的样本。

镭原子的梨形原子核被电子云（黄色）包围。单个电子（带箭头的黄色小球）有一定概率位于原子核内。

接着，他们用几束不同频率的激光照射这些分子，记录下光吸收或发射的细微变化。通过这些光谱信号，科学家可以推断出电子在原子核周围的运动情况。可这一次，电子的行为有点不一样——它们不只是绕着原子核打转，而是“感觉”到了核内部的磁性。换句话说，电子帮科学家窥见了原子核内部的世界。

这种现象就是“玻尔–魏斯科夫效应”。科学家以前只在单个原子中观察到它，而现在第一次在分子里看到了，意义非常重大。这说明电子能在极短距离内直接反映出原子核内部的结构。研究人员还利用理论模型对实验结果进行了验证，发现完全吻合，证明RaF分子确实是研究原子核特性的理想工具。

有了这一步突破，科学家们终于能绘制出RaF原子核内部的磁性分布图。接下来，他们计划用激光把这些分子“减速”并捕获起来，以进行更精准的测量。麻省理工团队表示，这样的分子实验未来可能成为寻找“新物理学”的关键手段，也许能揭开宇宙中物质与反物质不平衡的真正秘密。

这意味着，人类第一次真正从原子内部的“形状”出发，去理解宇宙的规则。微小的电子，成了窥探宇宙最深处的一把钥匙。