Рекомбінація електронних оболонок атомів однієї молекули, процес, який займає кілька десятків аттосекунд (мільярдна частина від мільярдної частки секунди), вже може бути переглянутий «наживо», завдяки спільній роботі вчених з Московського фізико-технічного інституту (МФТІ) і їх колег з Швейцарії, Данії і Японії. За останні роки вчені з різних країн домоглися великих успіхів у вивченні надшвидких процесів, що відбуваються на рівні окремих атомів і молекул, і подальші дослідження в цих напрямках можуть дати результати, які матимуть величезний вплив на подальший розвиток сучасної науки і техніки.У дослідженнях були задіяні вчені-фізики з Кафедри теоретичної фізики МФТІ, очолювані доктором фізико-математичних наук Олегом Толстихиным, які спільно з закордонними колегами підвели теоретичну базу під майбутні дослідження. А група учених-експериментаторів з Швейцарського федерального технологічного інституту (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) в Цюріху, очолювана професором Гансом Джэйкобом Вернерофом (Professor Hans Jakob Wornerof), реалізувала всі теоретичні розробки у вигляді установки, яка дозволила вивчити процеси в молекулах, тривають декілька аттосекунд (10^-18 секунд).Для дослідження процесів, що відбуваються в електронній хмарі молекули, дослідники використовували один імпульс лазерного світла, за допомогою якого досліджувана молекула орієнтувалася в строго заданому положенні. Другий імпульс більш низькочастотного лазерного світла іонізував молекулу, яка згодом виробляла імпульс високочастотного випромінювання гармонічного. Розкладаючи спектр цього гармонічного випромінювання на частини, вчені змогли «побачити» процес реструктуризації електронної оболонки молекули, яка відбувалася у результаті впливу іонізуючого імпульса.»Використовуючи розроблений нами метод, ми змогли відстежити процеси реструктуризації електронних оболонок молекул фториду метилу (CH3F) і метилу броміду (CH3Br)» — розповідає Олег Толстіхін, — «Ці процеси відбуваються набагато швидше хімічних реакцій, в яких переміщуються великі атоми або частини молекул».Експериментальна установка складається з сапфірового лазера з довжиною хвилі 800 нм, який виробляє короткий імпульс світла з дуже високою інтенсивністю, порядку 10^14 — 10^15 Ват на квадратний сантиметр. Амплітуда електромагнітного поля такого імпульсу порівнянна з силою електричного поля, яке діє на електрон в межах атома водню. Світло цього лазера вражує «мішені» — молекули газоподібного фториду метилу і метилу броміду, що знаходяться у вакуумній камері. А спектр випромінювання був отриманий за допомогою рентгенівського та ультрафіолетового спектрометрів.»Нам вперше вдалося побачити реструктуризацію електронної оболонки молекули, викликану впливом іонізуючого імпульсу лазерного світла» — розповідає Толстіхін, — «Спостережувані процеси відбувалися протягом кількох десятків аттосекунд, а ідентифікація слідів таких процесів у спектрі випромінювання стала можливою завдяки розробленій нами асимптотичній теорії тунельної іонізації молекул у випадку вироджених електронних станів. І наша теорія цілком достовірно описує отримані нами результати експериментів».Згідно думки Олега Толстіхина, вчені поки ще і не скоро будуть здатні побачити окремі рухомі електрони, цьому будуть перешкоджати обмеження законів квантової механіки. Але те, що їм вдалося побачити, процес «міграції» електронного хмари в межах молекули, і так відкриває величезні можливості для вивчення складних хімічних процесів, які відіграють найголовнішу роль у молекулярній біології, хімії та в деяких інших областях сучасної науки.