Atominen metronomi voi mitata vaikuttavia aikaosuuksia

Ajan mittaaminen ei ole helppoa, uskomattoman pienten ajanjaksojen mittaaminen näytti mahdottomalta. Näytti siltä - kunnes fysiikka päätti jälleen kerran hajottaa esteet ja tutkijaryhmä pystyi mittaamaan elektronien liikkumisen sekunnin miljardissa sekunnissa. Ja tehdäkseen sen, he käyttivät atomin metronomia. Tämä edistys saattaa mahdollistaa parannuksia valokennoissa ja voltaarista energiaa.

Kun elektroni tulee ulos atomista, jota kutsutaan ionisaatioksi, joka voi silti olla sen lisääminen atomiin - se värähtelee ylös ja alas kuin aalto erittäin lyhyessä ajassa. Tutkimusryhmä Itävallan TU Weinistä ja Keski-Floridan yliopiston CREOL-yliopistosta teki sen, mikä näytti melko haasteelta: mittasi tämän pienen värähtelyn.

Erittäin tarkka mittaus

TU Wienin Stefan Donsa auttoi kehittämään uutta mittausmenetelmää mittauksen parissa. Hän selittää, että tämän värähtelyaallon vaihe voi kertoa missä vaiheessa tilaa ja aikaa ne sijaitsevat. ”Jos kaksi kvantiaaltoaallot menevät päällekkäin siten, että yhden aallon jokainen piikki kohtaa toisen huipun, niin ne laskevat yhteen. Mutta jos siirrät aaltoja hieman niin, että yhden aallon harja on päällekkäin toisen kouruun, ne voidaan myös peruuttaa ”, hän selittää.

Jotta elektroniset värähtelyt voitaisiin ajastaa ilman vaihemuutoksia, tutkijat ovat luoneet jotain kvanttimetronomia, atomimetronomia. TU Wienin Iva Brezinovan mukaan laserpulssi-ionisoituja heliumiatomeja tutkitaan jo erilaisilla energioilla tietokonesimulaatioilla, mutta se selittää myös, että heliumiatomi voi absorboida fotonin laserpulssista ja emittoida elektronin. ja tällä elektronilla on tietty vaihe, jota on erittäin vaikea mitata.

(Kuva: Getty Images)

Yleensä ionisaation aikana atomi saa vain yhden fotonin, mutta myös monifotoninen ionisaatio on mahdollista. Kun atomi absorboi kaksi fotonia, sen ampumassa elektronissa on erittäin ominainen energia ja se on normaalia korkeampi. Mittaamalla tämä kineettinen energia, on mahdollista seurata elektronia, kun se värähtelee.

Atomimetronomin kehittäminen, joka voi suorittaa tämän seurannan mahdollistaen elektronin vaiheen suoran mittauksen, kun se jättää atomin, on valtava läpimurto fysiikalle. ”Uuden mittausprotokollamme avulla voimme kääntää sähköisen vaihetiedon sen alueelliseen jakautumiseen yhdistämällä hyvin erityisiä laserpulsseja. Käyttämällä oikean tyyppisiä laserpulsseja, vaiheinformaatio saadaan suoraan elektronien kulmajakaumasta ”, Donsa toteaa.