在原子尺度上，我们能看到电子的移动吗？

晨飞

要回答这个问题，首先得界定原子中电子运动的时间尺度。界定这个时间尺度，可以利用波尔的氢原子模型：一个带正电的原子核和围绕原子核运动的核外电子。要想了解这个电子围绕原子核运动的时间尺度，公式计算的结果大约是100微微微秒这么一段时间。那么，1微微微秒是多少呢？是10-18秒。为了让大家理解1微微微秒这个单位的概念，我们来打个比方：假设这个1微微微秒是我们熟悉的1秒，那么真正的1秒就相当于宇宙的寿命。要想获得这个电子运动的信息，我们需要极其迅速的闪光，这样的闪光会形成微微微秒级的脉冲列。要想得到这种微微微秒级的脉冲列，可以利用一种被称为高次谐波发生的方法，它基于将一束激光频率增频至其高次谐波。通过这种方式，我们就可以得到一种光学频谱极高的共有频率，也就是说，我们在这个时间域内获得了一列微微微秒脉冲。到了这一步，有了这些脉冲，我们能得到什么样的信息呢？我们能够真实地看到分子体中的电子运动;我们能够看到分子怎样发生变化，化学反应怎样发生;我们还可能理解细胞内如何产生损伤，因为细胞的损伤是从电子的运动开始的……