科技發展史上的許多重大突破，
都與人類對微觀物質世界認識能力的提高有密切關係，
隨著科學技術的快速發展，
我們正在進入越來越小的微觀世界！
透過光學顯微鏡、電子顯微鏡、
冷凍電鏡等裝置，
人們已經將空間分辨推至
接近理論極限的亞埃。
進入亞埃，就能看清原子的排列！
但是，對物質世界的理解和描述
不能只關注其靜態特性；
必須對其運動和變化開展時序測量和瞬態測量，才能更深入地瞭解其本質特徵。
那麼，時間解析度能到多少呢？
01 天下武功，唯快不破
由於人類的視覺暫留效應，眼睛的時間分辨能力只有幾十毫秒，對於在短於42 ms內運動或變化的物體，人眼幾乎無法分辨清楚其中的細節，直到高速攝像的出現，人類對高速運動物體的觀察成為可能。
高速攝影利用極短的曝光時間或閃光燈將運動和變化的目標凝固或“定格”在一個或者一系列的剎那間——幀, 在這些“剎那間”目標的運動和變化小到可以忽略。當一幀一幀回放時, 就可以對其變化的細節進行觀察、研究或者欣賞。
微觀世界中的分子、原子、電子的運動的時間尺度是多少呢？為什麼要研究微觀世界中的時間尺度？怎麼研究？
02 科學前沿問題
國際頂尖科技期刊《Science》曾提出了最具挑戰性的125個科學前沿問題，其中包括：
超導磁懸浮
1、超導、磁學等凝聚態物理：都涉及微觀動力學的研究，比如在超導研究中，如果知道庫珀對的形成時間，對理解高溫超導機理、發現新型的超導材料以及理解瞬態室溫超導都具有非常重要的意義。
光伏發電
2、光伏發電被認為是下一代清潔能源的主要選擇；其物理過程主要是表面上的光誘導電荷轉移，而電荷轉移過程往往發生在飛秒甚至阿秒量級，對其研究有利於挖掘轉化效率更高的光伏材料。
資訊科學
3、現代電子技術的應用和發展是立足於半導體材料之上的，半導體因其導帶和價帶之間帶隙較小而響應時間較長。
利用超快光場驅動半導體材料中電子的運動，已經證實可實現PHz開關速率，相比目前的CPU時鐘，速度可提高10000倍以上，從而有望推進計算技術的突破和發展。
分子生物學和生物醫學
4、分子生物學和生物醫學中的蛋白質等生物分子內的電子遷移是理解生化反應、藥物作用機理、資訊和能量傳遞、輻射損傷、生物變異、癌症微觀致病機理及生理功能運作的關鍵。
理解這些電荷遷移過程，有助於理解生化反應的機制，並最終實現對上述過程的調控，進而改變生物功能來為人類服務。
…
量子力學100年，對電子運動的直接觀測還幾乎是空白！
瓶頸科學問題:
對微觀電子行為與動力學的認識！
我國瞬態光學的奠基人之一侯洵院士說：“物理、化學、生物、材料、能源等學科裡面，最根本的是電子的運動，對這些運動的研究，必將發展出新的、源頭性的科學技術。”
侯洵院士在中國科學院物理研究所主辦的超快科學物理思想戰略研討會上發言
這些問題的難點在於無法從根本上認識和揭示這些問題的本質—電子的運動規律。而電子處於永不停歇的超快運動中，那麼如何才能對其進行跟蹤測量？
03 阿秒鐳射
阿秒鐳射的出現為解決這些具有挑戰性的科學問題，提供了革命性的手段。
什麼是阿秒？為什麼阿秒脈衝是目前唯一可直接測量電子瞬態行為的工具？
不同的時間解析度，對應不同的物理過程，也對應不同層次的世界。
小分子轉動和振動的特徵時間是在皮秒到飛秒量級，原子內部電子運動的特徵時間就到了亞飛秒，也就是阿秒量級。阿秒是一個非常短的時間單位，1阿秒=10-18秒，阿秒到底有多短呢？
如果“阿秒”在1阿秒眨一次眼睛，那麼人類一眨眼的時間，“阿秒”能眨億億次眼睛。
如果按照玻爾的原子模型，電子繞原子核一週的時間為152阿秒/圈。
由於超快鐳射脈衝的持續時間比原子或分子的馳豫時間還短，可以作為非常短的“時間快門”記錄微觀物質中原子、分子、電子運動的瞬態過程，從而揭示新的物理化學現象。
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因此，利用阿秒 (as,10-18秒) 脈衝就可以“拍攝”電子運動的瞬時過程。
阿秒鐳射脈衝可以跟幾乎所有的學科進行交叉，包括物理、化學、生物、醫學、資訊、材料等等，勢必成為推動當前世界科技進步的強大驅動力。
可以說，阿秒鐳射是當前世界科技進步的強大驅動力！
04 阿秒鐳射脈衝研究，我們在行動！來一場國際頭腦風暴！
為了進一步開拓超快物理及阿秒科學的新技術和新應用，2022年1月16日至18日，由中國科學院物理研究所、中國科學院西安光機所、松山湖材料實驗室聯合主辦的第一屆“先進阿秒鐳射科學與應用”國際會議(TheFirst International Conference on Scientific Opportunities with Advanced AttosecondLasers SOAL-2022)以線上線下結合的方式在東莞市松山湖國際創新創業社群成功召開。
來自12個國家的150餘位專家參加了此次盛會，共有17000餘人透過觀看直播的形式參加了會議。共有58位專家做了主旨報告，涉及物理、化學、生物、醫學、資訊、材料等多個學科，展現了阿秒脈衝成為推動當前世界科技進步的強大驅動力的潛力。
會議得到了國內外該領域專家的廣泛支援和響應。超快物理與實驗技術的飛速發展，使得人們在阿秒飛秒尺度上實時探測物質中電子原子多體動力學過程成為可能，在物理、化學、材料、生命等科學領域中有著巨大的應用前景。進一步發展結合超快太赫茲及X射線的先進阿秒鐳射裝置，將能為科學家提供全面洞察物質微觀動力學特性的超高時間分辨能力，以在阿秒/奈米的時空尺度上揭示物質的結構和動力學過程。
相信在國內外科學工作者的共同努力下，基於超快及阿秒科學的發展，無論對於基礎研究、應用研究還是產業化，這將開啟一扇大門，深入一個層次，進入到一個新的時代。
編輯：荔枝果凍
