北京
在化学反应发生的最初瞬间，一切都是电子的“舞蹈”。当电子被极快地从分子中剥离——快到分子根本来不及反应，这一过程被称为“脉冲电离”——分子内其余电子便会进入激发量子态，并以令人难以置信的速度演化。科学家们长期以来一直试图在电子运动的自然时间尺度上，捕捉这些微小而迅速的电子行为。 如今，美国能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员成功制作了一段“电影”，记录了分子在脉冲电离后早期电子的运动轨迹。每一帧画面捕捉到的变化仅发生在阿秒级别，即十亿分之一秒的十亿分之一，短到无法想象。 相关成果已发表在《自然·物理》期刊上。研究描绘了光化学反应的最初步骤，这类反应与医疗场景中的X射线相互作用、大气层中的宇宙射线碰撞等无数过程密切相关。研究首次在时间维度上分辨出这些过程中从未被观察到的细节。 然而，这项突破并非一帆风顺。当实验结果与此前的顶尖计算机模拟不一致时，团队中的理论学家介入，为已有模型加入了更精细的修正。这项工作展示了如何将理论模型与真实实验相互印证，从而更可靠地预测光化学反应的结果。 SLAC首席科学家、论文作者Taran Driver表示：“通过改进这些模型，并用真实实验去检验它们，我们能够更好地理解电子如何驱动化学反应。我们希望有一天，能够更准确地预测，甚至主动控制这些反应。”
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