亞原子世界之所以難以成像，不僅因為它無比微小，而且速度超快。現在，亞利桑那大學的物理學家們研製出了世界上最快的電子顯微鏡，可以捕捉到持續時間僅為五億分之一秒的事件。
一臺好的相機快門速度以毫秒為單位，也許可以拍下一張人跑步的清晰照片。但是，世界上最快的"照相機"--透射電子顯微鏡可以捕捉到以阿秒為單位的事件，比如電子執行的照片。阿秒是一秒的五萬億分之一，這使得毫秒（一秒的千分之一）看起來像是永恆。
如果我們把這個數字放大，一秒鐘中的阿秒數相當於 317 億年中的秒數--這比宇宙存在的時間長一倍還多。這裡有一些真正深不可測的數字。
無論如何，以前在這種時間尺度上捕捉事件的努力已經把時間縮短到 43 阿秒，當時的研究人員稱之為"人類創造的最短的受控事件"。現在，美國加州大學的研究小組將時間定格在了更短的一阿秒。
皮埃爾-阿戈斯蒂尼、費倫茨-克勞茲和安妮-勒惠利爾的研究首次產生了足夠短的光脈衝，可以阿託秒為單位進行測量。該團隊因此獲得了2023 年諾貝爾物理學獎。
在這項新研究中，研究人員開發了一種他們稱之為"原子顯微鏡"的儀器。首先，紫外線脈衝射入光電陰極，在顯微鏡內釋放出超高速電子。然後，鐳射脈衝被分成兩束，同時射入在顯微鏡中移動的電子中。其中一束是偏振的，它們到達的時間略有不同，產生的"門控"電子脈衝可以對樣品--在本例中是石墨烯--進行成像。
原子顯微鏡示意圖。紫外鐳射（粉紅色）在原子顯微鏡內引發超快電子脈衝（綠色）。然後，鐳射脈衝被分成兩束（橙色），以略微不同的時間照射到樣品上，觸發一秒電子脈衝，對樣品進行成像。
利用這種技術，研究小組能夠產生持續時間僅為一個阿秒的電子脈衝，從而觀察到通常無法看到的超快電子運動。研究人員說，這一突破可應用於量子物理、化學和生物學領域。
這項研究的作者穆罕默德-哈桑（Mohammed Hassan）說："提高電子顯微鏡內部的時間解析度是人們期待已久的，也是許多研究小組關注的焦點，因為我們都希望看到電子的運動。這些運動以阿託秒為單位發生。但現在，我們的電子透射顯微鏡首次實現了阿秒級的時間解析度--我們稱之為原子顯微鏡。我們第一次可以看到運動中的電子碎片。"
這項研究發表在《科學進展》雜誌上。
