世界上最快的显微镜可以实时捕捉电子的运动

科学家开发出了世界上最快的显微镜，能够捕捉运动中的电子，这标志着在理解电子行为方面取得了重大突破。

新的透射电子显微镜通过用持续五分之一秒的脉冲撞击电子来实现这一目标。这些脉冲是如此之快，以至于当电子以每秒1367英里(每秒2200公里)的速度移动时，它们可以捕捉到电子的图像。

该研究的主要作者、亚利桑那大学物理学和光学科学副教授穆罕默德·哈桑(Mohammed Hassan)将这种显微镜描述为“最新版智能手机中的一个非常强大的摄像头;它能让我们拍下以前看不见的东西，比如电子。”

他补充说:“有了这个显微镜，我们希望科学界能够理解电子行为和电子运动背后的量子物理学。”

长期以来，电子的快速运动对试图研究它们的科学家构成了挑战。电子的运动速度如此之快，以至于以前的技术无法捕捉到它们在原子和分子内部的精确行为，而这对物理学和化学都至关重要。

为了克服这个问题，物理学家在21世纪初开发了产生阿秒脉冲的方法——脉冲持续时间仅为五分之一秒。这一进展获得了2023年诺贝尔物理学奖。然而，即使是这些脉冲也不够快，无法捕捉到单个电子的运动。

在他们最新的研究中，科学家们改进了电子枪，使其产生的脉冲仅为1阿秒。当这些脉冲击中样品时，它们使电子减速并改变电子束的波前，然后将其放大并在荧光屏上捕获。

哈桑将这项新技术称为“原子显微镜”，他说:“这是我们第一次看到运动中的电子碎片。”

这一发现发表在8月21日的《科学进展》杂志上，为探索电子的基本行为提供了新的可能性。

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科学家开发出了世界上最快的显微镜，能够捕捉运动中的电子，这标志着在理解电子行为方面取得了重大突破。

新的透射电子显微镜通过用持续五分之一秒的脉冲撞击电子来实现这一目标。这些脉冲是如此之快，以至于当电子以每秒1367英里(每秒2200公里)的速度移动时，它们可以捕捉到电子的图像。

该研究的主要作者、亚利桑那大学物理学和光学科学副教授穆罕默德·哈桑(Mohammed Hassan)将这种显微镜描述为“最新版智能手机中的一个非常强大的摄像头;它能让我们拍下以前看不见的东西，比如电子。”

他补充说:“有了这个显微镜，我们希望科学界能够理解电子行为和电子运动背后的量子物理学。”

长期以来，电子的快速运动对试图研究它们的科学家构成了挑战。电子的运动速度如此之快，以至于以前的技术无法捕捉到它们在原子和分子内部的精确行为，而这对物理学和化学都至关重要。

为了克服这个问题，物理学家在21世纪初开发了产生阿秒脉冲的方法——脉冲持续时间仅为五分之一秒。这一进展获得了2023年诺贝尔物理学奖。然而，即使是这些脉冲也不够快，无法捕捉到单个电子的运动。

在他们最新的研究中，科学家们改进了电子枪，使其产生的脉冲仅为1阿秒。当这些脉冲击中样品时，它们使电子减速并改变电子束的波前，然后将其放大并在荧光屏上捕获。

哈桑将这项新技术称为“原子显微镜”，他说:“这是我们第一次看到运动中的电子碎片。”

这一发现发表在8月21日的《科学进展》杂志上，为探索电子的基本行为提供了新的可能性。

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