Naukowcy zmierzyli najmniejszą ilość czasu w historii, zeptosekundę

Naukowcy zmierzyli najmniejszą ilość czasu w historii, zeptosekundę


Zeptosekunda, najkrótszy czas, jaki kiedykolwiek zarejestrowano, został właśnie odmierzony przez naukowcy.

Stanowi jedną bilionową miliardowej części sekundy (10-21 sekundy).

Fizycy z Uniwersytetu Goethego we Frankfurcie wykorzystali ten pomiar, aby zarejestrować, ile czasu zajmuje foton, aby przejść przez a wodór cząsteczka – około 247 zeptosekund.

Aby zmierzyć to zdarzenie, naukowcy napromieniowali cząsteczkę wodoru za pomocą promieni rentgenowskich z lasera PETRA III, najpotężniejszego źródła światła w swoim rodzaju.

Energię promieni rentgenowskich ustawiono tak, aby do wysłania obu elektronów z cząsteczki wodoru potrzebny był tylko jeden foton.

Spowodowało to przesunięcie fotonu w poprzek dwóch elektronów. Elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki i fale, i jako takie, gdy wyrzucony został jeden elektron, fale poruszyły drugi elektron.

Fale z drugiego elektronu połączyły się z pierwszym i foton mógł poruszać się po tym wzorze interferencji.

Mierząc ten wzorzec za pomocą mikroskopu reakcyjnego ze spektroskopii pędu jonów odrzutu zimnego celu (COLTRIMS) i wiedząc, gdzie znajduje się cząsteczka wodoru, naukowcy mogli zarejestrować czas potrzebny na poruszenie się fotonu.

„Ponieważ znaliśmy przestrzenną orientację cząsteczki wodoru, wykorzystaliśmy interferencję dwóch fal elektronowych, aby precyzyjnie obliczyć, kiedy foton dotarł do pierwszego, a kiedy do drugiego atomu wodoru” – powiedział dr hab. kandydat Sven Grundmann w oświadczeniu.

„A to do 247 zeptosekund, w zależności od tego, jak daleko od siebie w cząsteczce znajdują się dwa atomy z perspektywy światła”.

Szybkość tych reakcji jest oszałamiająca w porównaniu z innymi działaniami molekularnymi. XX wieku egipski chemik Ahmed Zewail zmierzył prędkość, z jaką cząsteczki zmieniają kształt.

Dla porównania, te działania są znacznie wolniejsze, zajmują femtosekundy – lub 10-15 sekund – do wystąpienia.

„Po raz pierwszy zaobserwowaliśmy, że powłoka elektronowa w cząsteczce nie wszędzie reaguje na światło w tym samym czasie. Opóźnienie czasowe występuje, ponieważ informacje w cząsteczce rozprzestrzeniają się tylko z prędkością światła. Dzięki temu odkryciu rozszerzyliśmy nasze COLTRIMS technologii do innej aplikacji ”- powiedział profesor Reinhard Dörner.



Source link