近日（rì），德國馬（mǎ）克斯?玻恩非線性光學與短脈（mò）衝光（guāng）譜學研究（jiū）所（MBI）的（de）研究人員與國（guó）際夥（huǒ）伴一起研發了一個試驗（yàn）裝置，首次可以準確（què）確定電子從隧道效應障礙物中出來（lái）的時間點。該研究為原子（zǐ）和分子中的“多電子重（chóng）排”在空間和時間上的直接分辨提供了一個普遍方法。相（xiàng）關（guān）研究發表在《自然》雜誌上。

      在神奇的量子世界裏原子和分子不再適用（yòng）經典的物（wù）理規律。在這裏，電子可以克服能壘，盡管他們沒（méi）有必要的能量，這（zhè）就是所（suǒ）謂的“隧（suì）穿效應”。直接（jiē）測量量子（zǐ）世（shì）界裏的進程是非（fēi）常困難的（de），尤其當他們時間尺度特別短的時候。因此，MBI的研究人員與來自以色列、加拿大和英國的同事一起研發（fā）了一個試驗裝置，讓各種物理量的大小可以在比飛秒還（hái）短的時間尺度內變化。通過（guò）測量和計算的比較，科學家（jiā）獲得了一個量子時鍾，從而能夠以阿秒的精度確定發生電子隧穿（chuān）的時刻。

      研究人員先用一個強激光場誘導來自氦原子的電子隧道效應，再用一個較弱的探測激光場將發生隧（suì）道效（xiào）應的電（diàn）子引到（dào）側向進行研究。這其中帶正電的（de）原子核的吸引力就表現為需要克服的能壘，而緩（huǎn）慢（màn）振蕩並垂（chuí）直照射隧（suì）穿電子的弱激光場則可以讓電子像被橡皮（pí）筋牽引一樣向原（yuán）子核運動。當電子與原（yuán）子核接（jiē）近時會出現光閃爍的特性，這就是所謂的高（gāo）次諧波。通過（guò）測量這些高次諧波的頻率、偏轉電子飛行路徑的長度和偏轉（zhuǎn）激光場的屬性，研（yán）究人員就可以最終計算出電子跨越能壘的準確時間點。

      MBI的奧爾加?斯米爾（ěr）諾娃博士用一個（gè）簡單的比喻來解釋她們是如何得到電子隧穿時間點的。她（tā）說：“當你（nǐ）從一家咖啡店出來走向對（duì）麵的（de）公共（gòng）汽（qì）車站（zhàn），弱激光場（chǎng）就像左右交替吹的風（fēng），把你往路旁推（tuī）。當（dāng）我們知道（dào）了風的特點，即有多大（dà）、如何改變方（fāng）向，我們就（jiù）能說出你走出門口的時間。”

      現在，研究人員繼續用二（èr）氧化碳分子來進行類似的實驗。相對於（yú）隻（zhī）有兩個電子的氦，二氧化（huà）碳分子有20個電子。它們可能會停在不同的軌道，隧（suì）穿（chuān）的（de）電子根據所處軌（guǐ）道的不同會有一個很小（xiǎo）的時間延遲。這個（gè）實驗首次給了物理學家確認隧穿電（diàn）子源頭的機會。