在量子世界的微觀舞臺(tái)上，分子內(nèi)的原子正跳著永不謝幕的“舞蹈”。德國(guó)法蘭克福大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用世界上最強(qiáng)大的X射線激光器——位于德國(guó)漢堡的X射線自由電子激光器（XFEL），首次成功捕獲分子內(nèi)部原子在能量最低狀態(tài)下的“協(xié)同舞蹈”，為研究量子現(xiàn)象提供了全新見解。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《科學(xué)》雜志。

即便在接近絕對(duì)零度的環(huán)境中，分子內(nèi)部的原子也不會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。這些由量子力學(xué)支配的“零點(diǎn)運(yùn)動(dòng)”，長(zhǎng)期以來被認(rèn)為是不可觀測(cè)的量子現(xiàn)象。如今，XFEL打破了這一認(rèn)知壁壘。

研究團(tuán)隊(duì)采用了庫(kù)侖爆炸成像技術(shù)。該技術(shù)通過剝離分子中的電子使其發(fā)生碎裂，并進(jìn)一步探測(cè)碎片動(dòng)量以獲得分子結(jié)構(gòu)信息。當(dāng)高強(qiáng)度X射線激光脈沖轟擊含11個(gè)原子的碘吡啶分子時(shí)，分子內(nèi)部的電子被迅速剝離，分子瞬間“綻放”成多個(gè)帶電原子碎片。隨后，研究團(tuán)隊(duì)用自制的冷靶反沖離子動(dòng)量譜儀精確記錄了每個(gè)碎片的運(yùn)動(dòng)速度、方向和能量分布等信息，由此重建出分子結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)影像。

研究團(tuán)隊(duì)介紹說，電子的“舞步”要快得多，也會(huì)受到原子運(yùn)動(dòng)的影響，目前，他們正著手升級(jí)觀測(cè)技術(shù)以捕捉電子的“舞蹈”。