德國科學家在最新一期英國《自然》雜誌上發表論文介紹說，他們最近首次測量到通過量子通道“逃離”原子的電子，而且發現每個電子“逃離”的速度極為驚人。
電子帶負電荷，在帶正電荷的原子核的吸引下被束縛在原子內部。就經典物理學而言，如果電子沒有在一段時間內獲得足夠的能量，它就無法“逃離”原子核的束縛。但量子力學可以提供另一種方法，電子可以直接通過量子通道逃脫出來。科學家比喻說，這好比站在一座山前的人們需要到達山的另外一邊，通常情況下只能翻越山嶺，但量子世界裏還有另外一種可能，即通過“隧道”直接抵達山的另一邊。
量子通道在微觀世界普遍存在，但這一現象迄今仍未被觀測到，原因是原子在失去電子後迅速從外界環境又找回新的電子進行補充，其過程過於短暫，任何傳統方法都無法測量。不過，近年來光學研究的進步，為觀測這一現象提供了有力工具。
德國馬克斯·普朗克量子光學研究所的弗倫克·克勞茲介紹說，光學研究已經邁進了阿秒(1阿秒為百億億分之一秒)領域，這為測量電子通過量子通道“逃離”提供了方法。
克勞茲領導的研究人員用兩種精心設計成同步的阿秒級鐳射脈衝——紫外線脈沖和紅外線脈衝——攻擊氖原子，紫外線脈衝通過提升電子能量為電子“逃離”氖原子做好準備，但這一能量不足以使電子按照經典物理學描述的方式脫離原子。然後研究人員在紅外線脈衝中設計3個峰值，以抵消來自原子核的吸力，這就給電子提供了3個“逃離窗口”。不過，由於所選用的脈衝是阿秒級的，因此“逃離窗口”開啟時間非常短暫，只有通過量子通道的電子才有可能成功“逃離”。
結果發現，在這3個“逃離窗口”都能夠測量到從原子“逃離”出來的自由電子，這就證明了單個電子可以在極短的時間內實現“逃離”，也進一步證明量子通道確實存在。