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你大概听过“快门速度”这个词——相机快门越快，越能定格飞鸟的翅膀。

但如果说有一种“快门”，能在 一万亿分之一秒 里拍下原子怎么动，你会不会觉得有点离谱？

美国一支研究团队最近就做到了这件事，而且用的是一台紧凑型X射线设备，不是那种占几公里长的大科学装置。

这项研究由亚利桑那州立大学（ASU）物理学教授、CXFEL实验室主任 阿尔温德·桑德胡 （Arvinder Sandhu）带领，在该校X-Beams设施的场地上完成。

团队用超快X射线脉冲，观察原子和电子在受热之后如何重新排列。

按照桑德胡的说法，这是他们第一次用这台紧凑型X射线仪器追踪量子层面的变化。

说人话就是：以前想看原子级别的动态，得靠巨型同步辐射装置；

现在一台紧凑设备也能干这活儿了。

他们到底拍了什么 实验用的是一台紧凑型X射线光源（CXLS），它是这所大学X射线设施计划中两台仪器里的第一台。

它产生的X射线脉冲极短，短到可以拿来检查物质在极短时间内发生的结构变化。

这些变化可以发生在 飞秒 量级。

一飞秒等于一千万亿分之一秒——也就是一秒被切成一千万亿份，取其中一份。

团队挑中的研究对象是一种叫 1T-二硫化钽 （TaS₂）的量子材料，它的电子性质比较特别，被看作存储器、传感器和量子计算技术的有潜力候选材料。

测试时，团队用 800纳米 的近红外激光脉冲照射材料，把它的原子和电子“激”起来，然后用超快X射线脉冲去看材料内部结构怎么变。

时间配合是关键：他们把红外激光和X射线脉冲同步到 1纳秒 以内，这样才有窗口在材料恢复正常之前把变化看清楚。

看到了什么 结果显示，激光脉冲触发了材料中电荷密度波的变化——电荷密度波是电子排列形成的一种图案。

随着材料状态改变，团队看到较小的区域合并成更大、更有组织的结构。

ASU物理学助理教授 塞缪尔·泰特尔鲍姆 （Samuel Teitelbaum）解释了这次测量：“X射线测量追踪了新公度相的诞生和生长，观察到了较小的微观畴在从几皮秒到几纳秒的时间范围内合并成更大的相干区域。

” 研究人员认为，这类快速变化有助于揭示先进材料如何应对热应力。

对ASU的X-Beams设施来说，这是一次重要节点——该设施由约 80名 研究人员参与建设，现在已向打算研究其他材料和生物结构的科研人员开放。

接下来想拍蛋白质 团队还计划用这项技术研究与人类疾病相关的蛋白质，以及可再生能源方面的应用。

桑德胡在新闻稿中表示：“我们的下一个目标是研究蛋白质晶体中的时间分辨动力学。

” 另外，ASU的X-Beams设施还将容纳第二台更快的X射线仪器CXFEL，预计 2028年 建成。

它可能为科学、工业和医学研究打开新的可能性。

所以这件事真正有意思的地方，不是“最快”这个头衔本身，而是一台紧凑设备开始具备过去只有大装置才有的观测能力。

至于它能不能真的在半导体、医学或者量子计算上带来新发现——桑德胡的说法是“可能”，这还得等后续实验慢慢验证。

特别

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