Zeptosekuntia: Tutkijat mittaavat pienimmän koskaan tallennetun aikajakson

Oletko koskaan kuullut zeptosekunnista? Se edustaa sellaista ajan mittaa, mutta niin pieni, että jokapäiväisessä elämässämme se on vähän merkityksetön. Kaikissa tarkoituksissa ja tarkoituksissa zeptosekuntia on yksi biljoonaosa miljardia sekuntia - tai vastaava 10–21 sekuntia.

Koska uuden tiedemiehen Rebecca Boylen mukaan saksalaisen Max Planck -instituutin tutkijaryhmä on pystynyt mittaamaan atomitapahtuman käyttämällä zeptosekunnia referenssinä. Tarkemmin sanottuna tutkijat kirjasivat kuinka kauan elektronilla kului heliumiatomin jättäminen - tarkalleen 850 zeptosekuntia, jos olit utelias!

Erittäin nopea

Rebeccan mukaan tämä "mitta" vastaa pienintäkään aikajakoa, joka koskaan on tallennettu, ja tutkijat saavuttivat tämän saavutuksen fotoionisointiin kutsutun kokeen aikana. Itse asiassa tavoitteena oli testata fotoelektriseksi efektiksi tunnetun Albert Einsteinin ehdottamaa vaikutusta - joka ansaitsi saksalaiselle neroelle fysiikan Nobel-palkinnon -, joka tapahtuu, kun valopartikkelit (fotonit) saavuttavat atomin kiertäviä elektroneja.

Liian nopea - ja asiallinen, kyllä!

Kvanttimekaniikan mukaan fotoelektrisen vaikutuksen aikana fotonienergia voidaan absorboida kokonaan yhdellä elektronilla tai jakaa useiden kesken. Tähän mennessä ei kuitenkaan ollut ollut mahdollista tutkia tätä prosessia yksityiskohtaisesti, ja tutkijat olivat pystyneet mittaamaan mitä tapahtuu elektronille sen jälkeen kun se on luopunut atomistaan.

Mitä Max Planck -instituutin tutkijat tekivät, oli mitata tarkasti pieni määrä aikaa ennen elektronien poistumista. Tätä varten tutkijat käyttivät ensin erittäin lyhyen ultraviolettivalopulssin, joka kestää välillä 100 - 200 attosekuntia - mikä on 10-18 sekuntia - herättääkseen kaksi elektronia, jotka kiertävät heliumiatomia.

Sitten tutkijat osuivat samaan atomiin infrapunalaserpulssilla neljän femtosekunnin ajan (mikä on 10–15 sekuntia) ja havaitsivat, että elektroni kesti 7–20 attosekuntia “poistuakseen” kiertoradaltaan - kiertoradastaan ​​riippuen. vuorovaikutus atomin ytimen ja toisen elektronin kanssa.

Mittaus voi mahdollistaa erilaisten tekniikoiden kehittämisen ja parantamisen

Tämän pulssin avulla tutkijat pystyivät havaitsemaan ja mittaamaan elektronien poistumista tarkkuusasteella 850 zeptosekuntia. Nyt saatat ihmetellä, miksi tämä mittaus on tärkeä, eikö niin?

Kokeiden merkitys on, että niiden avulla tutkijat voivat tarkkailla atomien ja elektronien kvantikäyttäytymistä. Ja kun näiden pienten aineosien toiminta ymmärretään, tämä tieto mahdollistaa edistymisen ja tekniikoiden, kuten ydinvoiman, kvanttilaskennan ja suprajohtavuuden. Sanotaan, että koko asia ei ole tullut ajankohtaisemmaksi nyt!