法兰克福歌德大学 在氧分子爆炸的过程中；x光激光XFEL将氧分子的两个原子中的电子击碎并引发其分裂
在碎裂过程中，x光激光从现在带电的两个氧原子之一(离子)的内壳中释放出另一个电子
电子具有粒子和波的特性，波被另一个氧离子散射
衍射图案用于成像氧分子的分裂，并拍摄分裂过程的快照(电子衍射成像)
学分:法兰克福歌德大学蒂尔·扬克 100多年来，我们一直在使用x光来观察物质内部，并逐渐形成越来越小的结构——从晶体到纳米粒子
现在，在一个更大的国际合作框架内，位于汉堡附近舍内菲尔德的欧洲XFELx光激光实验室，歌德大学的物理学家已经实现了质的飞跃
利用一项新的实验技术，他们第一次能够对氧等分子进行x光透视，并在微观世界中观察它们的运动
“粒子越小，锤子越大
“粒子物理学的这条规则也适用于这项研究，它使用巨大的加速器观察原子核内部
为了对氧这样的双原子分子进行x光照射，需要一个非常强的超短x光脉冲
这是由欧洲XFEL公司提供的，该公司于2017年开始运营，是世界上最强的x光源之一 为了曝光单个分子，还需要一种新的x光技术
借助于极其强大的激光脉冲，分子很快被剥夺了两个束缚电子
这导致了两个带正电的离子的产生，由于电排斥，这两个离子突然彼此分离
与此同时，电子也像波一样运动的事实被利用了
“你可以把它想象成声纳，”核物理研究所的项目经理蒂尔·扬克教授解释道
“电子波在爆炸过程中被分子结构散射，我们记录了由此产生的衍射图案
因此，我们基本上能够从内部对分子进行x光透视，并在分子分裂的几个步骤中对其进行观察
" 对于这项被称为“电子衍射成像”的技术，核物理研究所的物理学家花了几年时间进一步开发了科尔特里斯技术，该技术是在那里构思的(通常被称为“反应显微镜”)
在博士的监督下
马库斯·舍夫勒(Markus Schffler)根据欧洲XFEL的要求提前修改了相应的仪器，并在格雷戈·卡斯蒂尔克的一篇博士论文中进行了设计和实现
正如蒂尔·扬克所观察到的，这不是一项简单的任务:“如果我必须设计一艘宇宙飞船，才能安全地飞向月球并返回，我肯定希望格雷格加入我的团队
我对他在这里取得的成就印象深刻
" 这一结果发表在最近一期著名的《物理评论十》上，首次证明了这种实验方法是有效的
将来，可以使用这些具有高时间分辨率的图像来研究单个分子的光化学反应
例如，应该可以实时观察中等大小的分子对紫外线的反应
此外，这些是自2018年底欧洲XFEL小量子系统(SQS)实验站开始运行以来首次公布的测量结果
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