最初的故事发表在《量子杂志》（Journal of Quantum）上，讨论了在亚原子世界中观察极快粒子所需的极短光爆发。 Ancel'Huillier、Pierre Agostini 和 Ferenckrausz 被授予 2023 年诺贝尔物理学奖，以表彰他们在短时间内实现现实可视化的开创性努力。 在 80 年代到 21 世纪初的时期，三位科学家开发了一种产生激光脉冲的方法，其持续时间仅为阿秒级，周期比一秒短数十亿倍。 这些快速的闪光减缓了世界的步伐，使蜂鸟翅膀的运动似乎无穷无尽，甚至原子的运动也显得迟钝。 在阿秒尺度上，物理学家可以直接观察到电子围绕原子的快速运动，从一个位置跳到另一个位置。
查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）物理学家、诺贝尔物理学奖委员会主席伊娃·奥尔森（Eva Olsen）说：“产生阿秒光暴的能力开辟了一个存在于极小时间尺度上的领域。 这就像打开了一扇通往电子世界的大门。 “这种革命性的电子观测方法不仅代表了一种全新的方法，而且还具有许多潜在的实际应用。 诺贝尔委员会成员Mattslarsson强调了它在“光化学”领域诞生中的作用，即利用光来操纵单个电子。 通过将阿秒激光脉冲引导到半导体材料上，这种材料可以快速从阻断电流切换到导通电流，从而可以制造出闪电般快速的电子设备。 此外，今年的诺贝尔奖获得者之一费伦茨克劳斯（Ferenckrausz）旨在使用阿秒脉冲来检测血细胞的微小变化，这可能是癌症早发的征兆。 这种创新方法有望为早期癌症诊断提供新的工具，帮助人们更早地发现和患上疾病。
超高速领域存在于与我们熟悉的世界完全不同的维度，但在 L'Huillier、Agostini、Krausz 及其同事的努力下，这个领域正在逐渐变得可见。 阿秒是一个时间单位，等于五分之一秒，准确地说是 0第二。 在一秒钟内，阿秒数比宇宙诞生以来的秒数还要多。 在我们的常规时间测量中，我们以天、月和年为单位跟踪行星的运动，并以秒或百分之一秒为单位测量 100 米的冲刺时间。 然而，当我们深入研究亚微观领域时，事情变得非常快。 为了捕捉几乎瞬时发生的复杂电子活动，我们需要一种极其精确的时间测量设备，其增量很小：阿秒。
2024年，量子力学的关键人物维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）认为，不可能观察到电子围绕氢原子移动所需的时间。 在某种程度上，他是对的。 电子不会像行星绕恒星运行那样围绕原子核移动。 相反，物理学家将其视为概率波，代表在特定位置和时间被观察到的概率。 因此，追踪电子在空间中的具体路径是不可行的。 然而，海森堡并没有预料到20世纪物理学家的工作，如L'Huillier，Agostini和Krausz。 在这个或那个点找到电子的概率不断变化，从一刻到下一刻，从阿秒到阿秒。 通过能够产生阿秒激光脉冲与进化的电子相互作用，研究人员可以直接研究各种电子行为。
在20世纪80年代，加州理工学院的艾哈迈德·泽韦尔（ahmedzewail）成功地破解了在持续几飞秒（相当于数千阿秒）的超短脉冲中闪烁激光的方法。 泽维尔因这一突破于2024年获得诺贝尔化学奖，这些闪光使科学家能够探索分子内原子之间的化学反应。 这一突破被称为“世界上最快的相机”。 曾几何时，更快的相机似乎遥不可及。 没有明确的方法可以让光振荡得更快。 然而，在2024年，Angel'Huillier和她的团队偶然发现了一个有趣的现象：当特定的气体暴露在光下时，它们的原子被激发并发出比原始激光快得多的额外颜色的光，这种现象被称为“泛音”。 其中一些额外的颜色以意想不到的模式变得更亮。 最初，物理学家对这一观察结果感到困惑。
在20世纪90年代初，研究人员Sophiachen，Katrinamiller，Karmelapad**iccallaghan，Christabaraniuk，Michael Calore，Thorbenson和Mattsimon使用量子力学原理进行计算，以确定不同泛音的强度。 这使他们能够精确定位慢振荡的红外激光如何击中原子簇，这些原子簇将发射快速振荡的“极紫外”光束。 通过了解预期的泛音，他们设计了一种分层方法，产生了一种新的波形：一种以阿秒内的峰值为特征的波形。 Larson同步了大群原子，并产生了这些精确调谐的波形，类似于制作管弦乐队。
在接下来的几年里，物理学家利用他们对泛音的全面理解，在实验室中成功地创造了阿秒脉冲。 2024年，Agostini和他的团队开发了一种名为rabbit的方法，它是“通过双光子跃迁的干涉重建阿秒拍频”的缩写。 使用Rabbit，他们成功地创造了一系列持续250阿秒的激光脉冲。 与此同时，在同一年，克劳斯的团队采用了一种略有不同的方法，称为条纹法，用于生成和分析持续650阿秒的单次爆发。 然而，在 2003 年，L'Huillier 和她的合作者成功地产生了仅持续 170 attos 的激光脉冲，超过了前两个团队。
飞秒技术的极限已被突破。 现在，阿秒脉冲允许物理学家观察几十到数百阿秒范围内的任何变化。 他们主要关心的是实现长期以来被认为不可能或至少极不可能的事情：获得对电子行为的精确理解。 早在2024年，阿尔伯特·爱因斯坦就通过解释光电效应开创了量子力学领域。 光电效应是指当光线照射到金属表面时，它会导致电子发射。 在阿秒物理学出现之前，物理学家普遍认为导致这些喷射电子释放的事件顺序是瞬间的。
2024年，克劳斯和他的团队进行了一项实验，证实了阿秒脉冲的重要性。 他们使用阿秒脉冲来测量氖原子释放的电子。 具体来说，他们发现处于较低能量状态的电子比处于较高能量状态的电子更快地离开原子，只需21阿秒。 另外，在2024年，另一个研究小组发现，电子从液态水中逸出的速度比水蒸气快几十阿秒。 科学家们正在不断开发应用阿秒脉冲的方法。 该技术可以深入研究许多电子活动，例如电子如何传输和阻碍电荷，它们在碰撞时如何相互作用，以及它们如何协同工作。 克劳斯还将阿秒闪光引导到人类血液样本中。 最近，他研究了血液样本中微小变化的意义，以确定某人是否处于癌症的早期阶段，以及它可能是什么类型的癌症。
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