[涨姿势] 世界上最快的显微镜可以看到定格运动中的电子

作者：精品下载站日期：2024-12-13 14:41:00 浏览：13 分类：涨姿势

世界上最快的显微镜可以看到定格运动中的电子

新开发的设备可以捕捉五亿分之一秒长的瞬间。

我们所认为的物理学瞬间变得更短了。

图片来源：Dmitriy Rybin/Shutterstock.com

我们可以用设备捕捉的时间间隔越来越短，为我们尚未研究的物理现象打开了一个窗口。亚利桑那大学的研究人员宣布开发出世界上最快的电子显微镜，可以捕获单个阿秒的时间间隔。

阿秒是一个令人难以置信的时间片段。它相当于十亿分之一秒。相比之下，一秒钟内它们的数量与137亿年前宇宙诞生以来的秒数大致相同。

电子显微镜使用激光产生脉冲电子束。这些光束用于观察研究对象，它们越短，图像越快、越好。在此设备之前，光束只有几阿秒长，因此如果用它们来研究单独电子的运动，它们就会错过部分动作。在一阿秒内，电子束的速度与目标电子的速度相匹配，因此可以在定格帧中捕获电子运动。

“当你获得最新版本的智能手机时，它会配备更好的相机，”资深作者、物理和光学科学副教授穆罕默德·哈桑在一份声明中说。 “这款透射电子显微镜就像最新版本智能手机中的一个非常强大的相机；它使我们能够拍摄以前看不到的东西——比如电子。通过这款显微镜，我们希望科学界能够了解量子电子行为和电子移动背后的物理学。”

这一突破建立在阿秒物理学数十年研究的基础上，去年阿秒物理学的三位先驱——皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·卢利尔——获得了诺贝尔物理学奖。尽管经过多年的努力，该领域仍然相当年轻，并且还有很大的潜力有待实现。

“它还处于起步阶段，而且仍然是非常基础的研究。但我们的想法是我们开始控制[电子]。我们能够测量物质中电子的运动。也许我们可以稍微控制一下这个动作。这对于控制某些化学过程，甚至以后的生物过程可能很重要，”诺贝尔奖获得者 L’Huillier 教授在接受 Science-News.dev 独家采访时表示。

新的电子显微镜方法使用超短光脉冲（阿秒物理学的基础）和电子束脉冲。正是脉冲的仔细同步才能够提供在原子水平上观察超快过程的能力。

哈桑说：“人们长期以来一直期待电子显微镜内部时间分辨率的提高，这也是许多研究小组关注的焦点，因为我们都想看到电子运动。” “这些运动发生在阿秒内。但现在，我们第一次能够使用电子透射显微镜获得阿秒时间分辨率 - 我们将其称为“原子显微镜”。这是我们第一次看到运动中的电子碎片。”

该研究发表在《科学进展》杂志上。