一个原子，翩若惊鸿

favourite123

/gkimage/g7/4t/26/g74t26.png

上面这张很奇妙的图是来自荷兰AMOLF实验室的博士生Ymkje Huismans利用激光为一个氙原子拍下的全息照。AMOLF是荷兰物质基础研究基金会（FOM）下面支持的一个研究机构，位于阿姆斯特丹的国家科学园，以探寻物质基本结构为主要方向。
大多数人对于“全息照片”的印象可能是来自于平常还比较容易见到的激光水印，隐约有点立体感的样子，在白光下看起来是七彩缤纷的，所以也叫做彩虹全息。目前的全息照相技术所使用的主要手段是以两束相干激光，一束经过被照物发生散射，一束不经过被照物，同时到达成像装置并发生干涉，由此将被照物的信息进行编码保存下来。
7 D# T* _) b7 G, }大致的原理图如下——
, C  G. r' G3 K" t

/gkimage/sc/6n/an/sc6nan.png

而Ymkje Huismans和她的同事此次想到了用这个方法存储原子的信息，并且巧妙地利用了一台叫做FELICE的机器，这是一台频率可调、工作上限为10Hz的内腔激光发生器，可以将原子电离成离子。“照相”时，将氙原子喷入，随着激光场强的变化，每当其达到最大之际，就会有一个离原子核较远的电子从氙原子上释放出来，这个过程被称为这种叫做“穿隧游离”，能够产生非常有用的特性，亦即这种情况下放出的电子都处于同相，因此是相干的。由于激光电场一直以震荡的方式存在，这将导致电子也会不断放出并来来回回，一些电子和离子相撞并“照亮”它，而另一些沿着不同的路径前行，当它们最终一起到达探测器就会产生干涉条纹，这一点恰恰和传统全息照片的形成条件是一致的。
# \% k0 X/ V3 n' t不是所有的电子两两干涉都能拍出全息照片，下图分别显示了三种情况：产生时间相差一个周期的两个波包之间的干涉图样、同一周期但出现在离子两侧的两个波包之间的干涉图样、同一周期的两个波包（一个经过了离子的散射，而另一个没有受影响）同时到达探测器。显然，只有第三种能拍出全息照片。

/gkimage/fw/9g/xk/fw9gxk.png

/gkimage/in/sk/te/inskte.png

/gkimage/m8/pj/3r/m8pj3r.png

强场模型也显示在不同时刻会有不同的离子状态，导致它们的倩影各各不同，于是拍出了各种漂亮——
# l- N- j; x3 n

/gkimage/0g/zu/hd/0gzuhd.png

这一发现最大的实用性在于带来一个新的技术方向，就是去记录和展示极短时间尺度下发生的事件，并且还可能提供了让我们观察身边每时每刻在发生的重要化学反应的手段。anyway，对我来说，它最大的意义在于好像似乎仿佛让我们看到了一下下原子长得什么摸样，尽管多变妖娆，简直不亚于那Lady Gaga...
- S0 P2 A9 M6 x4 r. V了解更多FMO的相关研究资讯
Science在线版论文