在量子世界中，分子行为往往超乎想象。根据海森堡不确定性原理，观察分子如同观看一场无法同时捕捉位置与速度的舞蹈。然而，这种看似混乱的量子之舞，实则遵循着严格的编排。即便在绝对零度下，分子也因零点能量驱动而永不停歇，进行着静默的原子之舞。

近日，法兰克福歌德大学及其合作机构的科学家们，在位于德国汉堡的欧洲X射线自由电子激光器上，首次直接测量了相关零点运动。他们利用X射线激光器将“聚光灯”聚焦于单个分子，捕捉原子的快照，从而揭示了每个原子的精确振动模式。蒂尔扬克教授表示：“我们首次在处于最低能量状态的单个中等大小分子中直接测量了这种行为，这种零点运动是纯粹的量子力学现象。”中等大小分子，如碘吡啶，拥有27种不同的振动模式，其复杂程度远超由两三个原子组成的简单分子。

为捕捉这些舞动粒子的图像，科学家们采用了库仑爆炸成像技术。通过超短、高强度的X射线激光脉冲触发分子受控爆炸，生成高分辨率图像。COLTRIMS反应显微镜记录了碎片撞击的时间和位置，从而重建出分子的原始结构。Gregor Kastirke博士指出，这一突破性成果离不开多年的准备和团队的紧密合作。这些发现不仅为量子现象提供了全新见解，还展现了COLTRIMS反应显微镜的巨大潜力。杨克教授表示：“我们正在不断改进方法，目标是逐步制作出真实的分子过程短片。”

更多信息： Benoît Richard 等人，《复杂分子结构的集体量子涨落成像》，《科学》(2025)。期刊信息： Science