中外联合科研团队测定量子隧穿时间上限为10阿秒

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  新华社武汉12月13日电(记者谭元斌)量子隧穿时间研究取得新进展,一个由中、俄铊盐、澳三国科研人员组成的联合科研团队,运用新的分子“阿秒钟”方案,测定量子隧穿的时间上限为10阿秒。相关研究成果近期已发表于国际物理学权威期刊《物理评论快报》。

  量子隧穿是指电子等微观粒子能够穿越高于自身能量位垒的“奇异”行为,可理解为微观粒子的“穿墙术”。量子隧穿对理解众多自然现象,如恒星核聚变、放射性衰变等起着至关重要的作用,同时也是扫描隧道显微镜等现代科学仪器的物理基础。为了探究量子隧穿时间,科研人员提出了一种行之有效的“阿秒钟”测量方案。1阿秒为10的负18次方秒。过去10多年来,不同科研团队基于“阿秒钟”方案,结合不同原子体系开展研究得到的结论大相径庭:隧穿电离或许瞬间发生,或许需耗费百阿秒量级的时间。

  围绕这一争议,中国科学院精密测量科学与技术创新研究柳晓军团队与俄罗斯、澳大利亚科研人员合作,提出了一种新颖的、基于离子碎片测量的分子“阿秒钟”方案,将隧穿时间测量首次拓展到分子体系。他们将这一方案应用于氢气分子的强场隧穿电离时间研究,得到的隧穿时间上限为10阿秒,这与前人基于氢原子隧穿电离研究得到的隧穿瞬间发生的结论一致。

  柳晓军说,他们提出的分子“阿秒钟”方案可望拓展用于其他复杂分子体系,进一步研究分子结构、分子轨道对称性等复杂分子特性对强场隧穿电离过程的影响,进而深化对量子隧穿时间相关问题的认识。

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【纠错】 责任编辑: 刘笑冬