在原子尺度上，我們能看到電子的移動(dòng)嗎？

晨飛

要回答這個(gè)問(wèn)題，首先得界定原子中電子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間尺度。界定這個(gè)時(shí)間尺度，可以利用波爾的氫原子模型：一個(gè)帶正電的原子核和圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的核外電子。要想了解這個(gè)電子圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的時(shí)間尺度，公式計(jì)算的結(jié)果大約是100微微微秒這么一段時(shí)間。那么，1微微微秒是多少呢？是10-18秒。為了讓大家理解1微微微秒這個(gè)單位的概念，我們來(lái)打個(gè)比方：假設(shè)這個(gè)1微微微秒是我們熟悉的1秒，那么真正的1秒就相當(dāng)于宇宙的壽命。要想獲得這個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的信息，我們需要極其迅速的閃光，這樣的閃光會(huì)形成微微微秒級(jí)的脈沖列。要想得到這種微微微秒級(jí)的脈沖列，可以利用一種被稱(chēng)為高次諧波發(fā)生的方法，它基于將一束激光頻率增頻至其高次諧波。通過(guò)這種方式，我們就可以得到一種光學(xué)頻譜極高的共有頻率，也就是說(shuō)，我們?cè)谶@個(gè)時(shí)間域內(nèi)獲得了一列微微微秒脈沖。到了這一步，有了這些脈沖，我們能得到什么樣的信息呢？我們能夠真實(shí)地看到分子體中的電子運(yùn)動(dòng);我們能夠看到分子怎樣發(fā)生變化，化學(xué)反應(yīng)怎樣發(fā)生;我們還可能理解細(xì)胞內(nèi)如何產(chǎn)生損傷，因?yàn)榧?xì)胞的損傷是從電子的運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的……