近日，一项国际合作研究取得重要进展。该研究由来自马克斯普朗克学会弗里茨哈伯研究所(FHI)的研究人员参与，揭示了在高能X射线照射下，六氟化硫(SF?)衰变过程中会形成中性硫原子。这一研究成果为X射线与物质的复杂相互作用提供了新的见解，对科学和技术进步具有重要意义。

衰变路径：(左)SF 6分子被 2.5 keV 光子击中，在硫原子中产生 1s 空穴(黄色)。(中)俄歇级联弛豫释放电子，导致解离。电荷缺口由外向氟原子携带(绿色)。(右)硫原子将其电子保持在中性 2p 激发态并发射 150 eV 光子。(图片来源：Joseph Nordgren(乌普萨拉大学))

研究采用了先进的同步辐射技术，实验在PETRA III光束线P04上进行。早在1978年，乌普萨拉大学的科学家Joseph Nordgren和Hans Ågren就发现了SF?分子中的光谱异常。然而，四十多年来，这种异常的性质一直是个未解之谜。此次研究小组使用专门为这项研究开发的先进技术，重新审视了这一光谱异常。

在PETRA III的实验中，SF?分子被暴露在硬X射线下，这激发了硫的最内层电子壳层，进而引发了一系列电子衰变。这一系列反应导致SF?分子完全解离，并最终形成了中性硫原子。这一发现令人惊讶，因为考虑到氟原子强烈的电子吸引性质，通常预期会形成带电的硫状态，而非中性硫原子。

该研究团队由Joseph Nordgren(现为瑞典乌普萨拉大学名誉教授)、Oksana Travnikova(法国国家科研中心)和Florian Trinter(柏林FHI)领导。他们利用同步辐射技术选择性地研究了中间态的软X射线发射，并结合先进的理论计算来解释在特定能量下观察到的软X射线发射。这些发射不能归因于分子碎片(如与氟原子结合的硫)或带电硫状态，从而进一步证实了中性硫原子的形成。

研究结果显示，尽管在衰变级联过程中弹射出多个电子，但仍能形成中性硫原子。这一发现揭示了衰变过程中复杂的电子密度重新分布现象，并强调了现代X射线技术在解决长期存在的科学难题方面的强大能力。

该研究不仅解决了数十年来的一个谜团，而且增进了我们对X射线照射下分子动力学的理解。这些发现对科学研究和实际应用都具有重要意义，从材料处理到医学成像和治疗等多个领域，都有可能因此受益。