“量子力学描述这些东西是如何工作的”,说保罗Hockett加拿大国家研究委员会的。“但一旦你超越双体问题,你不能解决方程。“那么,物理学家们必须依靠计算机模拟和实验。现在,他和一个国际研究小组的研究人员来自加拿大、英国和德国已经开发出一种新的实验技术分子三维影像的采取行动。他说,这个工具可以帮助科学家们更好地理解量子力学潜在的更大、更复杂的分子。
描述的新方法,《物理化学》杂志上将两种技术相结合。首先是一个相机发达的牛津大学,叫做Pixel-Imaging质谱(皮姆)相机。第二个是飞秒真空紫外光源在渥太华NRC femtolabs建造。
然而,大多数传统的成像探测器不能准确辨别当一个特定粒子撞击探测器飞行时间质谱分析。测量时间,研究人员必须使用有效的方法作为百叶窗,在短时间内让粒子通过。知道什么时候快门开放给飞行时间信息。但这种方法只能测量粒子的质量,对应于短时间快门是开着的。皮姆相机,另一方面,可以测量粒子的多重质量。每个像素的相机的探测器可以当一个粒子罢工。计时信息产生一个三维的地图粒子的速度,提供一份详细的分子的分裂模式的三维图像。
探针分子,研究人员使用这台相机与飞秒真空紫外激光。一束激光脉冲激发分子成高能状态,正如分子开始其量子力学evolution-after几十个femtoseconds-another脉冲触发。分子吸收一个光子,这一过程使其瓦解。皮姆相机拍摄一幅三维的分子碎片。
发射一个激光脉冲后,后来次激动分子,研究人员可以使用皮姆相机拍照的分子在不同阶段时落入低能量状态。结果是一系列的三维分子详尽的图片改变状态。
研究人员测试了他们的方法在分子C2F3i虽然相对较小的分子,它分散成五个不同的产品在他们的实验。网上数据和分析软件作为一个开放的科学项目的一部分,尽管结果是初步的,Hockett说,实验证明这种技术的力量。
“这是有效的使能技术做这些类型的实验”,Hockett说。只需要几个小时收集的数据需要几天使用传统方法,允许实验与更大的分子,以前是不可能的。
然后研究人员可以更好地回答这样的问题:量子力学如何在更大的工作,更复杂的系统?如何激动分子行为和他们如何发展?
“人们一直试图理解不了这些事情自1920年代“,Hockett说。“这仍然是一个非常开放的调查,研究,和辩论,因为分子非常复杂。我们要试着去了解他们。”
