中國科大觀測到不同核間距下的分子楊氏干涉效應

中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室和物理學院陳向軍教授研究組zui近利用自主研制的高分辨(e, 2e)譜儀實現了振動分辨的電子碰撞電離三重微分截面的實驗測量，并獲得了H2分子振動分辨的電子動量分布。通過振動態的選擇實現了分子核間距的選擇，觀測到了不同核間距下的分子楊氏干涉效應。研究結果發表在一期的《物理評論快報》上。

對波粒二相性的認識是量子力學發展的里程碑，這一革命性的概念一直以來不斷地被各種實物粒子的楊氏雙縫干涉實驗所證實，小到電子，大到有機大分子。傳統雙縫實驗的基礎是海森堡的不確定關系，為了得到干涉圖像，粒子的動量要確定，使得粒子位置的非局域化大于狹縫寬度，從而具有相干性。

使粒子具有相干性的另一種機制是粒子從空間不同位置出射的相干疊加，同核雙原子分子的電離提供了這種分子尺度“雙縫”干涉實驗的例子，電離電子從兩個原子相干出射，電子波的疊加導致可觀測的干涉效應。

早在1966年，Cohen和Fano就在光電離中提出了觀測這種分子楊氏干涉實驗的可能性，但直到2001年和2005年才分別在重離子碰撞電離和光電離的實驗中得到證實，而電子碰撞電離實驗由于受到各種效應的影響，一直沒有得到明確的結果。2012年，陳向軍教授與日本東北大學研究組合作，在CF4分子的電子碰撞電離實驗中間接地觀測到了多中心干涉效應 (Phys. Rev. Lett. 108, 173201 2012)。zui近，陳向軍教授與研究組的單旭副教授等人一起，利用自主研制的高分辨(e, 2e)譜儀實現了振動分辨的電子碰撞電離三重微分截面的實驗測量，并獲得了H2分子振動分辨的電子動量分布。通過測量振動分辨的截面比避開了動力學效應的影響，直接觀測到了分子的楊氏干涉效應，而且通過振動態的選擇實現了分子核間距的選擇，從而實現了不同核間距的分子楊氏干涉實驗。審稿人認為：“在兩體(e,2e)的實驗中觀測到H2的楊氏干涉是向前邁進的重要一步，會對相關領域的進一步發展產生影響。”“這是*次[在(e, 2e)實驗中]清楚地展示了不同核間距下的干涉效應。”

上述研究得到了*和國家自然科學基金委的資助。