在光阑开关拍摄过程中，运动物体依靠快门或闪光灯频闪的速度被定格在照相底片上。在一张美国棒球比赛的照片上，照相机快门的速度足以把击球队员焦虑不安的表情记录下来。但是，照相机无法抓拍到其中的一个细节——球的运动。球的速度是如此之快（大约150公里/每小时），以至于它在照片上的图像一片模糊。由此可见，球场上的动作具有不同的时间尺度，有些动作由于太快而不易被记录下来。在原子世界也存在类似情况，德雷斯尔（Drescher）等人在2002年10月24日出版的《自然》杂志上发表了一篇可改变这种状况的论文。论文的作者介绍了一种新的、可记录下原子运动状况的“摄影术”，开创了一个新的研究领域——阿秒物理学。

我们考察一下溶液中的水分子在皮秒（1皮秒=10^-12秒）时间尺度内的运动情况。在一个较快的时图为在飞秒化学作出创造性贡献的诺尔贝奖得主艾哈迈德 · 泽维尔间尺度（低到10^-14秒）上，水分子中的氧和氢的原子核仍在振动并相互绕转。自从19世纪末，科学家们就通过探索水分子的辐射光谱的秘密研究了水分子中氢和氧的原子核的运动。然而，超快激光脉冲的出现使时间分辨光谱学在过去的四分之一世纪中发生了革命性的进展。

利用“泵浦探测”激光光谱技术，实验科学家们可以以飞秒（1飞秒=10^-15秒）的分辨率实时地激发（泵浦）并观测（探测）分子的运动。这不但导致人们可以对化学反应过程中分子是如何运动的做出直接测量，而且也许更为重要的是，它还带来了一种新的思想，以代表量子力学振幅和相位的运动波包来描述量子世界。1999年，艾哈迈德 · 泽维尔（Ahmed Zewail）因为在飞秒化学方面的创造性贡献而荣获诺贝尔化学奖。

虽然飞秒光脉冲仍然是一个重要的科学研究工具，但它们无法记录下与物质结构相对应的原子运动过程，正如利用普通的摄影技术无法抓拍到运动中的棒球的细节一样，超快光谱技术中的新的尖端领域就是研究束缚于原子内部并处于靠近原子核的电子的运动。该领域内的时间尺度由处于氢原子最内层轨道上的电子完成绕质子核心运动一周所需要的时间来确定。氢原子最内层轨道上电子的运动周期为24×10^-18秒，即24阿秒，这一周期充其量也就是现行最短光脉冲持续时间的1/100。

但是，处于或接近可见波段的激光脉冲的周期所能得到的分辨率存在一个大约为几个飞秒的极限。所以，那些试图产生阿秒宽度光脉冲的科研人员把目光投向了其他波段，尤其是X射线和紫外波段（XUV）。

一个成功的方法是，人们利用被称为高次谐波产生的强场现象，首次产生了可测阿秒光脉冲。

然而，阿秒光脉冲的产生仅仅是开创阿秒物理学所要面对的众多难题中的一个，还要遇到的困难是这些脆弱的光脉冲的探测与传播问题。然而，德雷斯尔等人在测量原子内层电子激发衰变时间的特殊情况中解决了上述问题。此前，原子内层电子激发衰变的研究仅仅是通过测量发射谱间接地进行的。

德雷斯尔等人利用阿秒XUV脉冲在氢原子中产生激发过程。这种阿秒XUV光脉冲的频率足以使原子发生电离，激发出一个内层电子，并留下一个“空穴”。起始于这一激发态的衰变过程涉及到两个电子，其中一个电子由外层跃迁到内层填补空穴，另外一个电子即所谓的“俄歇电子”被打出原子。俄歇衰变过程发生在原子电离后的10^-16到10^-14秒之间，通过送入第二个持续时间较长（飞秒）的光脉冲，德雷斯尔等人可以采集俄歇电子发射。处于强光场中的俄歇电子的能量释放时间与其最终能量有关，因此德雷斯尔等人通过测量俄歇电子的能量与XUV脉冲和第二个光脉冲之间的时间延迟的函数关系，能够以阿秒的分辨率对俄歇电子的衰变时间进行测量。

具有广泛科学影响的新研究领域的出现通常是众多科研人员长期的创造性贡献的结果，但也存在这样的情况：寥寥几篇论文即宣告了一个新时代的到来，德雷斯尔等人的论文就属于这种情况。我们正在迈入新的超快测量领域——阿秒物理时代已经到来。

[Nature，2002年10月24日]