“原子电影”呈现：首次捕捉到辐射衰变前的舞动！

近日，发表在《Journal of the American Chemical Society》（美国化学学会杂志）上的一项新研究，揭开了原子层面令人惊讶的动态过程。德国马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所的科学家们，首次将原子在辐射驱动衰变发生前的运动可视化，发现原子并非静止不动，而是在系统最终分裂前漫游、重新排列长达一皮秒——这在原子时间尺度上堪称漫长。
这部“原子电影”首次揭示，结构和运动在辐射损伤机制中扮演着核心角色。

该研究聚焦于电子转移介导衰变，这是一种辐射驱动的过程，可使松散结合的原子分裂。该机制尤为关键，因为它能在水中产生高活性颗粒，是理解辐射如何损害生物系统的重要环节。科学家利用专门的反应显微镜，结合先进理论模拟，在由氖原子与两个氪原子弱结合而成的模型系统中精确追踪衰变过程。
实验揭示了一个动态的、不断变化的场景——原子并未固定在原位，而是以漫游方式移动，不断改变位置，重塑系统结构。这种运动强烈影响着衰变的时间和结果。早期，衰变发生在原始构型附近；随后，一个氪原子向氖原子靠近，另一个远离，为电子转移创造有利条件；更晚阶段，原子形成伸展扭曲的形状，反映出摆动和漫游的运动。衰变率根据几何形状显著变化。

研究主要作者Florian Trinter指出：“我们确实可以观察到原子在衰变发生前如何运动。衰变不仅仅是一个电子过程，而是以非常直接的方式由核运动控制。”高级作者Till Jahnke补充道：“原子在衰变最终发生前探索大区域的构型空间，核运动从根本上控制着非局部电子衰变的效率。”

这些发现有着深远的意义。电子转移介导衰变能产生低能电子，这种电子会引发液体和生物材料的化学损伤。了解该过程如何依赖原子的排列和运动，对于准确模拟水和生物环境中的辐射损伤至关重要，也为未来制定更精准的辐射防护策略提供了原子层面的新视角。通过为最简单的三原子系统提供精确基准，这项研究为将这些见解拓展至液体、溶剂化离子及更复杂生物系统奠定了坚实基础。
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