东京大学工业科学研究所的小泽隆宏带领的团队，最近在《科学进展》上发了篇文章，讲的是怎么在钯晶体里看到氢原子那种神奇的“穿墙”现象。他们发现，温度低的时候，氢原子不老实，变得像波一样乱窜，这就让它有本事穿过原本跨不过去的能量障碍，也就是量子隧穿。虽然这事儿在工业上挺有用，但因为氢太小了，直接盯着它看可太难了。研究团队利用钯这种能把氢吸进去的金属做实验，因为钯的原子是按规则排成立方体的格子的，氢正好能顺着这些立方体格子里的间隙钻进去。 这些间隙有两种形状，八面体的是稳定的，而四面体的是不太稳定的那种亚稳态。氢本来先钻到不稳定的四面体位置待着，然后就开始动了。在高温下，氢原子自己就有足够的劲儿跳过去；可在低温下，光是靠动能显然不够，这时候就得靠量子效应来帮忙。也就是说，氢原子变成了波，借助周围的声子（也就是晶格振动）或者导电电子的力，就能穿过那个能量障碍跑到稳定的八面体位置去。 “要想弄清楚氢到底是怎么跑的，”小泽隆宏解释说，“得先找对路。”普通的X射线或者电子束都没法探测氢，因为它个头太小了。所以他们用了一种叫通道核反应分析法的技术，终于在钯的格子里把氢的位置给定位出来了。 为了测出来的隧穿速度是多少，团队还给钯接上了电。结果发现温度在20开尔文以上的时候，温度越高隧穿速度反而稍微慢了点，说明这时候主要是声子在起作用；但要是降到20开尔文以下，温度再往上走速度反倒又降下来了。福谷胜幸解释道，这说明导电电子也来掺和了一脚，“只是它们跟不上氢原子那股波的节奏。” 这项研究不仅让我们更懂氢怎么扩散了，也为以后想通过量子效应来操控原子行为打下了基础。