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在原子層面觀察化學反應的這個長期以來的目標，剛剛向前邁出了巨大的飛躍。物理學家使用雷射脈衝，首次即時觀察到氪原子的最外層電子。正如您可能從高中化學中學到的那樣，正是這些電子使得基本鍵的形成和斷裂成為可能——例如，一個氧原子與兩個氫原子結合形成水的化學鍵。
關鍵是使用持續約150阿秒（10的負18次方秒，或者非常非常非常非常短的時間）的雷射脈衝。首先，物理學家使用紅外雷射快速電離了氪原子——或者從氪原子上敲掉了一個電子，這是根據8月5日出版的《自然》雜誌上總結該研究的報告得出的。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。） 那個“泵浦”之後緊接著是一個紫外雷射探針，它揭示了電子離開後留下的空穴的狀態。重複幾次，你就可以準確地瞭解電子是如何運動的以及它在做什麼，儘管事實上它的行為既像波又像粒子（物理學家現在喜歡稱之為波包）。
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物理學家優美地稱之為“阿秒瞬態吸收光譜學”的技術應該能夠即時觀察分子的形成，甚至是化合物的形成，並有望展示電子在穿過這種結構時實際表現如何。反過來，這可能會使人們對化學的工作原理產生各種新的理解。
當然，一般來說，氪本身是化學惰性的。因此，該方法必須擴充套件到其他比稀有氣體族更活躍的原子，才能真正揭示一些東西，並擴充套件到其他相，例如液體和固體（根據作者的說法，這似乎是可行的）。然後，科學家們可能最終會看到鍵是如何以及在哪裡斷裂或形成的。但是，這項技術已經揭示了電子仍然可以與其留下的離子糾纏在一起——並且可能為新理解化學反應背後的機制指明道路。
圖片：© Thorsten Naeser, MPQ 包含在放置在真空室中的氣體室中的氪原子暴露於強雷射脈衝以產生離子（藍色射流）。相互作用觸發相干電子運動，該運動被阿秒脈衝捕獲。