這一大科學(xué)裝置，即將開工建設(shè)！被譽(yù)為人類最快“閃光燈”的阿秒到底是什么？

據(jù)廣東東莞松山湖科學(xué)城消息，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——先進(jìn)阿秒激光設(shè)施正式獲得國家發(fā)改委概算批復(fù)，即將開工建設(shè)。

圖片來源：東莞松山湖高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)官網(wǎng)

先進(jìn)阿秒激光設(shè)施是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。2023年4月25日，阿秒科學(xué)中心在東莞松山湖正式揭牌。據(jù)介紹，先進(jìn)阿秒激光設(shè)施建成后，將成為亞洲首個(gè)、世界第二個(gè)阿秒激光大科學(xué)裝置。該裝置也有望成為今年內(nèi)松山湖科學(xué)城迎來的第二個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。

阿秒，讓科學(xué)家看見了“光”

什么是阿秒？簡單來說，阿秒是一個(gè)時(shí)間單位，1阿秒等于10的-18次方秒。打個(gè)比方，如果光從地球跑到月球的時(shí)間大約需要1秒，而在1阿秒時(shí)間內(nèi)，光只能傳輸0.3納米，約為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。

人類的肉眼或許可以看到日常世界里的事物變化，但科學(xué)家在對微觀世界進(jìn)行觀測研究的時(shí)候，比如微觀世界里粒子的運(yùn)動(dòng)，又或者是化學(xué)反應(yīng)中電子的運(yùn)動(dòng)的捕捉，靠普通相機(jī)或某些設(shè)備是無法實(shí)現(xiàn)的，這要更短的曝光時(shí)間?！捌っ搿?，“飛秒”的概念逐漸誕生?！捌っ搿保?0的負(fù)12次方秒）可以觀測到分子轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)過程，“飛秒”（10的負(fù)15次方秒）可以觀測到化學(xué)鍵的振動(dòng)動(dòng)力學(xué)。利用超快光學(xué)觀測這些超快現(xiàn)象中的動(dòng)力學(xué)過程，可以加深我們對于物質(zhì)和分子的理解。

在不斷的研究中，“阿秒”應(yīng)運(yùn)而生，成為了科研人員探索電子世界的新工具。通過阿秒激光，科學(xué)家們可以像看電影的慢動(dòng)作回放一樣，觀察電子在原子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)，探究它們之間的交互作用，就像能夠把光“抓住”一樣。

阿秒激光：給電子運(yùn)動(dòng)按下“超級快門”

在微觀世界中，當(dāng)電子在原子之間移動(dòng)時(shí)，它的位置和能量是以阿秒時(shí)間量級變化的。要想探查電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，給電子“拍視頻”，那這肯定離不開阿秒激光脈沖的助力。阿秒激光脈沖，就是持續(xù)時(shí)間在阿秒量級的一個(gè)閃光。

阿秒激光為研究物理、化學(xué)、材料、信息、生物醫(yī)學(xué)等學(xué)科中的重大基礎(chǔ)科學(xué)問題提供了嶄新的技術(shù)手段。2023年10月3日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將當(dāng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予皮埃爾·阿戈斯蒂尼、費(fèi)倫茨·克勞斯和安妮·呂利耶，以表彰他們“為研究物質(zhì)中的電子動(dòng)力學(xué)而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”。

圖片來源：諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)

阿秒脈沖光技術(shù)是人類目前所掌握的最快的時(shí)間尺度，它就像一把尺子，尺子刻度越細(xì)，可測量的精度就越高。阿秒脈沖激光技術(shù)的發(fā)展，將引發(fā)自由電子激光、可控高溫超導(dǎo)、電子信息處理等領(lǐng)域科學(xué)與技術(shù)層面研究的諸多重大突破。

綜合來源：東莞松山湖高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)官網(wǎng)、科技日報(bào)、新華日報(bào)等