复杂分子中量子零点运动的直接可视化揭示了原子的永恒舞蹈

我们大多数人发现很难掌握量子世界。根据海森伯格的不确定性原则,这就像观察舞蹈而无法同时看到某人在哪里跳舞以及他们移动的速度,您总是必须选择专注于一个。

来源:英国物理学家网首页
超短强度的X射线激光脉冲触发分子的受控爆炸 - 使捕获分子结构的高分辨率图像。学分:直到Jahnke / Goethe University Frankfurt < / div>

我们大多数人发现很难掌握量子世界。根据海森伯格的不确定性原则,这就像观察舞蹈而无法同时看到某人在哪里跳舞以及他们移动的速度,您总是必须选择专注于一个。

但是,这种量子舞远非混乱。舞者遵循严格的编舞。在分子中,这种奇怪的行为有另一个后果:即使分子应完全冻结在绝对零下,也永远不会真正静止。原子是由由所谓的零点能量驱动的恒定,永无止境的安静舞蹈制成的。

分子 原子

第一个直接测量相关的零点运动

长期以来,这些图案化的零点运动被认为是不可能直接测量的。但是,歌德大学法兰克福大学的科学家和合作伙伴机构现在已经成功地做到了这一点,在世界上最大的X射线激光器,德国汉堡的欧洲XFEL。

他们通过在单个分子上闪耀“聚光灯”并拍摄其原子的快照来捕获“原子的舞蹈”,从而捕捉了每个原子的精确编排。

Heidelberg的Frankfurt大学核物理研究所的教授Thil Jahnke和Heidelberg的Max Planck核物理研究所的Max Planck Institute解释说:“我们的工作令人兴奋的是,我们能够看到原子不仅会单独振动,但是它们以固定的模式进行了固定的方式振动。

“我们在单个中等大小的分子中也直接测量了这种行为,这些分子也处于最低的能量状态。这种零点运动是一种纯粹的量子机械现象,无法经典地解释。”

爆炸揭示了分子结构