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。
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片刻后,江博问道:
“你们这种办法,捕捉到的只是电子受激发和落回基态后的情况,如果继续缩短激光脉冲,有没有办法使得这种数据变得更加精确?
数据更加精确后,能不能看看电子跃迁的运作机制呢?
如果能把受激后和激发电子跃迁的运动机制搞懂了,指不定对于后面的研究会有所帮助呢?”
罗先军颔首道:“缩短激光脉冲的脉宽,确实能精确数据,并且做到观察电子跃迁的全过程。
但是江总,观测电子运动,需要极高极高的空间分辨率和时间分辨率的仪器。
目前咱们光学实验室里的设备,在空间和时间分辨率的技术高度上,就已经算是全世界最顶级的了,但还是达不到要求。”
江博问道:“还差多少?”
罗先军看了眼不远处的李开山,李开山苦笑了一声,比了比手指头道:“四个量级。”
“一万倍,差距这么大啊……”江博皱眉道。
李开山说:“1仄秒级的时间分辨率,是我认为的较理想的采集电子运动数据的时间间隔,这么短的时间间隔,能把电子的运动过程进行细分数千上万次。
打个比方,就像是一颗子弹从手枪里射出,如果时间是1秒1帧,那么肯定看不到子弹的轨迹。
可如果时间变成1秒1000帧,也就是0.001秒的时间分辨率,通过慢放后,不但能看清楚子弹运动的过程,还能知道它是怎么受力被射出的。
而基态电子的运动速度,大概在220万m/s,这个时候,要位移一个电子直径的身位,大概需要0.45仄秒的时间。
当然,这是理想的算法,而且考虑的是电子的粒子性。
这个时候,如果能让时间分辨率达到1仄秒级,那就完全可以把电子运动的数据采集起来。
不管是绕核运动也好,跃迁运动也罢,都可以放大到与人类慢走运动时相同的层面,进行更精确地数据采集了。”
江博微微颔首,李开山说的很详细,也很有意思。
李开山继续说道:“不过,1仄秒,也就是10的负21次方秒,换而言之,得让摄像机达到1秒钟采集10的21次方次数据的频率。
最理想的情况下,也得让计算机有1秒运算10万亿亿次左右的能力。
但目前没有任何计算机能达到这种运算速度,哪怕我们之前的测试,时间分辨率借助黑骨头的超算构建起来的云计算处理能力,也只是勉强到10阿秒级。
距离1仄秒,差了整整一万倍。”
李开山说:“至于空间分辨率,则与显微技术有关,电子的直径大概在10的负16次方m,当然,这个数值是存在波动性的,但现在不考虑那些。