图片说明：光电子在逃出哑铃形的氮分子（蓝色）前，它的初始位置在哪里？图像下半部分展现了初始状态为局域化的光电子（左）及俄歇电子（右）的概率分布。二者处于纠缠态。（图片来源：Markus Schöffler）
科学家已经知道，当原子形成分子时，它们会共享外层电子（即价电子），创造出负电荷云。这些电子在两个带正电的原子核间来回穿梭，这也让人们不可能说清它们到底属于哪个原子核。那么，这一切对于离原子核更近的电子是否适用呢？抑或它们确实属于某一个原子核？
50多年来，原子物理学家就这一分子中央电子或空穴的局域化问题展开了激烈争论，这一问题的本质可以说是对称保持（离域化）或者对称破缺（局域化）。然而，一项最新的研究或许会为争论画上句号。一支由德国法兰克福大学Reinhardt Dörner教授领导的国际科研小组，通过测定与氮分子相关的纠缠态，发现这两种对立看法并没有对错之分，都是真实合理的情况。他们为两者找到了一种统一、调和的解释。相关论文发表在5月16日的《科学》杂志上。
在研究中，科学家首先利用美国劳伦斯伯克利国家实验室同步辐射光源产生的高能光子，移除了氮分子最内部的一个电子，它离原子核很近。该光电子留下的内核壳空穴会被一个较外层的电子填补，而在这一过程中，氮分子系统会释放出另一个电子——俄歇电子（Auger electron，当原子中电子自高能阶跃迁至较低能阶时，若所释出之能量完全供作另一电子脱离原子束缚，此脱离束缚之电子称为俄歇电子）。
利用法兰克福大学10年时间开发出的COLTRIMS技术，Reinhard Dörner小组第一个证实，俄歇电子与之前的光电子间会形成纠缠态。研究人员正是利用俄歇电子作为超快“探针”，精确确定了初始空穴产生的位置。
通过分析这对纠缠电子，结合相关的理论，研究人员发现，对电子局域化或离域化的观测结果依赖于对量子纠缠贝尔态的探测角度。这意味着，电子的局域化只能够针对整个系统回答。如果分子最内部电子是局域化的，那么另一个电子就可以属于两个原子核其中之一。但研究同时证实，有时的确无法确定第一个电子的起源位置，这时另一个电子肯定也是离域化的。
研究人员表示，新的研究结果可以将50年来的观测争论用统一的模型加以解释。负责实验测量的论文第一作者Markus Schöffler表示，他已经看到了令人激动的前景，他将继续针对这一问题进行研究。（科学网 任霄鹏/编译）
（《科学》（Science），Vol. 320. no. 5878, pp. 920 - 923，M. S. Schöffler, R. Dörner）
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