第811章 无法被观测的电子
“暂时……也就是说未来有机会做到？”
“……这个问题我和李教授讨论过，但我们都不太确定。”罗先军缓缓叙述起来：“首先，氢原子的基态电子绕原子核运动一周的时间，我前阵子特意计算过，约为150阿秒……”
要想测量氢原子电子的时间，得知道电子的运动轨迹和速度才行。
但是，绕核运动的电子又是一个波函数，在量子力学中，科学家们根本没办法准确测量一个波函数的速度，也没办法知道一个量子的运动轨迹。
否则，就不符合量子力学的基本定律。
所以，氢原子电子的绕核速度只能通过计算得来，无法实际测量。
目前公认的速度为玻尔第一速度。
也就是约为光速的1/137。
罗先军继续说：“这个运动的时间太短了，就算我们的激光脉冲的脉宽能做到0.85阿秒，在不考虑其他条件的情况下，也不大可能捕捉到电子的影像。
根据量子力学，电子的位置和速度具有不确定性，它情况基本就是一个波函数，我们无法预知电子的运动机制是连续的，还是闪动的，又或者是其他方式，只能得到一个不确定范围中的估值。
而且，最重要的是，现在的扫描测量手段，根本就无法测量原子核的电子，这是最大的难题。”
抛开量子力学的不确定原理，要想捕捉一个电子绕核运动的影像，最大的难题就是摄像技术不够。
在现实生活中，人们之所以能看到影像和用相机捕捉影像，是因为接收到了电磁波，比如光。
但是，如果一个地方没有光，没有电磁波，那就无法看到这个地方的任何影像了。
而氢原子内，就是这么一个情况。
在一个没有受到激发的氢原子内部，这里没有光，没有电磁波，只有一个处于量子态的电子在绕核做着不规则的，无法预测轨迹的运动。
科学家虽然知道电子的存在，但却无法直接观察它。
纵观科学历史，一直以来人们都只能通过某些手段间接观察电子的影像，而无法直接捕捉到它的影像。
因为，核内电子本身是不发光的。
李开山接过话说：“捕捉核内电子的运动影像，属于世界性的难题，目前整个科学界都没办法，甚至连线索都没有。
我和罗教授尝试了很多种办法，也没能摸索出正确的解决方向，距离真正做到捕捉核内电子的运动影像，还遥遥无期，感觉只有颠覆现有物理大厦的技术才能做到吧。
不过，基态的核内电子不好观测，但是，因为我们的激光脉冲进入了仄秒阶层。
所以我和罗教授根据【超短超强激光技术】的资料导向，开发了一种仄秒光谱技术，已经初步实现了对电子能态改变的观测。”
要想直接观测一种能态下的电子的运动情况，那绝无可能，至少现在人类所掌握的物理规则是不允许的。
“仄秒光谱技术？”江博念叨道。
李开山道：“是的，我们这个想法的基本原理是这样的，不能直接观察一种能态下的电子，那么，总可以间接地研究在这个电子受到外部能量激发，发生跃迁后的能态改变情况吧？
一前一后，总会有变化，只要把握住这种变化的数据情况，就能知道电子在这段时间内的改变情况，同时还能获知电子在跃迁前和跃迁后的基本位置。
具体怎么回事儿，江总您这边来，我们为您动画演示一遍，先军，东西做好了吧？”
“做好了，昨晚刚弄完。”罗先军点头道。
“那就由你向江总讲解吧。”
“好。”
来到一个多媒体会议室，罗先军打开大屏幕，播放幻灯片，为江博讲解起了仄秒光谱技术的要点。
江博当下无事，同时也比较好奇。
另外，根据系统的尿性，他感觉如果将【超短超强激光技术】中所提到的‘电子之谜’给解开之后，应该会有一笔极为丰富的积分奖励。
这种涉及基础物理科学的重大突破，感觉或许十万积分都不止，指不定二十万，甚至更多。
于是，他便坐在一根凳子上认真听了起来。
罗先军指着屏幕讲解道：“仄秒光谱技术，是将激光脉冲技术与电子显微技术结合起来。
在观测电子能态改变的实验中，我们首先通过郑教授和周教授那边的帮助，拿到了一种可以专门捕捉和操控单个原子的超导强磁设备。
我们通过发射一种800nm波长的红色激光脉冲，激发氢原子内的电子，而再用一种266nm波长的蓝色激光脉冲，负责测量电子的运动。
这两种波长的激光脉冲，脉宽都极为短暂，达到了0.85阿秒。”
罗先军指了指屏幕上的画面，翻了一页，又接着道：“一般情况下，氢原子受到光照后，绕核电子会吸收光能，从低能态跃迁到高能态。
这个时候，如果光脉冲持续的时间足够短，输送的能量足够强，那么电子会在氢原子中发生短暂的响应，发生辐射，释放吸收的能量。
而没了刚才吸收的能量，这种被激发的电子，又会快速落回原本的基态。
利用那种测量电子运动的蓝色激光脉冲，可以有极大的几率跟踪捕捉到电子落回基态瞬间的情况。
当然，这个数值非常短暂，因为这束蓝色激光脉冲一旦接触到电子所在的能级，就会再次让电子受激跃迁到高能态。
经过在极短的时间尺度内，连续对氢原子的电子进行上百次反复的激发测量，便能捕捉到电子落回基态时和受激跃迁到高能态时的上百种情况的数据。
将这上百种情况的数据进行汇总后，我们制作出了两幅关于氢原子电子在小时间尺度内的三维位置图。”
罗先军话到这里，屏幕上出现了两幅三维图。
第一幅图的中央是由两个上夸克和一个下夸克组成的质子，质子四周则是上百个淡蓝色的点，且没有任何一个点是重合的，这倒也符合量子力学的不确定性原理。
据罗先军介绍，这是根据电子落回基态时的数据制作出来的图。
第二幅图则把蓝点换成了明亮的红点，是电子在受到激发后，跃迁到高能级时的位置图，同样没有一个点是重合的。
以江博那280点的智力，他看得若有所思。
罗先军等人的研究，说实话，依旧不算是对电子能态变化进行了直接观测，只是根据电子的能级变化的数据，而制作出来的位置图，而不是实际的观测图。
虽然与真实情况很相近，但就像是看烟花时隔着一层保护膜，区别还是有的。
不过，能做到这种程度，已经算是领先全球了。
……