新实验为基本光诱导X射线过程提供了更好的理解

类原子量子系统（AQS）实验站

    该实验是使用AQS实验站在欧洲XFEL的SQS科学仪器上进行的。Credit: European XFEL

由欧洲XFEL的科学家领导的来自德国，瑞典，俄罗斯和美国的国际团队发布了一项实验结果，该实验可为分析原子和分子中的跃迁状态提供一个蓝图。这将为深入研究光催化、光合作用的基本步骤和辐射损伤等重要过程提供新的机会。

这是在欧洲XFEL的小量子系统（SQS）仪器上进行的第一个用户实验。科学家使用高分辨率电子能谱来捕获当X射线在原子电子云的最核心处穿过时产生的短暂瞬态的快照。对氖原子进行的研究结果是分析瞬态的起点，并已发表在《Physical Review X》上。

核外氖极短的瞬态只持续2.4飞秒。一飞秒相当于一秒，一秒相当于3171万年。“欧洲XFEL允许我们使用每秒高数量的激光脉冲和高脉冲能量。这意味着我们可以为样品带来大量光子，这对于探测此类瞬态原子态至关重要。” 论文的主要作者Tommaso Mazza解释说。

“我们使用了强烈的X射线脉冲，首先从氖原子的内壳或核中除去电子，然后使用来自同一X射线脉冲的第二个光子来绘制'空心'原子，” Mazza说，“这是科学家首次通过X射线诱导电子能谱法获得这种核-空穴瞬态的电子结构信息，更准确地说，是通过平稳地改变x射线脉冲的波长测量第二光子激发后电子发射的能量。”他补充道。

SQS的首席科学家Michael Meyer强调说，本文的结果以及最近在《科学》上发表的一篇论文都显示出在SQS仪器上有效地控制和探测特定电子亚壳的激励具有极大的可能性。他说：“我们可以在分子靶中实现原子或元素的特定激发，并独立研究每个原子对光子诱导的分子动力学的影响。” 靶向分子中的特定原子可使科学家更深入地了解强辐射下分子组装中各个组成部分的行为。

汉堡地区的欧洲XFEL是大型国际X射线激光装置。每秒27,000次X射线闪烁，其高亮度为科学开辟了全新的机遇。来自世界各地的研究小组能够绘制病毒的原子细节，破译细胞的分子组成，拍摄纳米世界的三维“照片”，“胶片”化学反应以及研究诸如行星深处发生的过程。