作者:阿里·桑德尔米尔，SLAC国家加速器实验室 在第一个利用新技术产生强大的阿秒级x光激光脉冲的实验中，由能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家领导的研究小组表明，他们可以通过一种叫做“脉冲拉曼散射”的过程在分子中产生电子波纹
" 利用这种独特的相互作用，科学家将能够研究电子在分子周围快速运动是如何启动生物学、化学、材料科学等领域的关键过程的
研究人员在《物理评论快报》中描述了他们的结果
通常，当x光脉冲与物质相互作用时，x光会使分子最里面的“核心”电子跃迁到更高的能量
这些核心激发态非常不稳定，在十亿分之一秒的百万分之一秒内衰变
在大多数x光实验中，故事是这样结束的:受激电子通过将能量转移到邻近的电子，迫使其离开原子并产生带电离子，从而迅速回到它们应有的位置
然而，有了足够短而强的x光脉冲，原子可能被迫做出不同的反应，从而开辟了测量和控制物质的新方法
x光可以激发核心电子，但也可以驱动外围电子来填补空白
这使得分子进入激发态，同时保持其原子处于稳定的中性状态
由于这个拉曼过程依赖于核心级电子，电子激发最初高度局限于分子中，使得更容易确定其来源并跟踪其演变
“如果你把分子的电子想象成一个湖，拉曼相互作用就像把一块石头扔进水里，”合著者、SLAC科学家詹姆斯·克莱恩说
“这种‘激发’产生的波会从特定的点在表面上产生波纹
同样，x光激发产生的“电荷波”会在分子中产生波纹
它们为研究人员提供了一种全新的方法来测量分子对光的反应
" 可见光脉冲也可以用来产生激发态分子，但这些脉冲更像是一场波及整个水面的小地震
脉冲拉曼x光激发提供了更多关于分子性质的信息，相当于在不同的地方投放岩石以产生和观察不同的波纹图案
早期的LCLS实验证明了原子的拉曼过程，但是直到现在科学家们还没有观察到分子的拉曼过程
这个实验的成功是因为最近在产生比以前短10到100倍的x光自由电子激光脉冲方面的发展
由SLAC科学家阿戈斯蒂诺·马里内利领导的x光激光增强阿秒脉冲项目(XLEAP)提供了一种产生仅280阿秒或十亿分之一秒长的强脉冲的方法
这些脉冲对实验的成功至关重要，并将让科学家在未来启动化学反应和连贯的量子过程
马里内利说:“这个实验展示了阿秒飞秒激光与最先进的激光阿秒光源相比的独特性质。”
“最重要的是，这个实验展示了加速器科学家和用户社区之间的密切合作如何能够带来令人兴奋的新科学
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