Зептосекунда стала самой короткой единицей времени из когда-либо измеренных


243
243 points

Ученые измерили самую короткую единицу времени: время, необходимое частице света фотону, чтобы пересечь молекулу водорода. Это время составило 247 зептосекунд, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

Зептосекунда — это одна триллионная миллиардной доли секунды и для её записи нужно после десятичной точки поместить 20 нулей и 1.

Для прохождения света через одиночную молекулу водорода (H2) требуются зептосекунды.

Частица света фотон (желтая стрелка) вызывает электронные волны облака электронов (серый цвет) молекулы водорода (красный цвет: ядра атомов). Результатом этих взаимодействий является интерференционная картина (фиолетово-белая). Интерференционная картина смещена чуть вправо, что позволило учёным рассчитать время, за которое фотон перейдет от одного атома к другому. Изображение: Sven Grundmann/Goethe University Frankfurt

Чтобы измерить длительность этого очень короткого путешествия, физик Рейнхард Дёрнер из Университета Гете в Германии и его коллеги использовали рентгеновские лучи ускорителя частиц PETRA III в исследовательском центре Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) в Гамбурге.

Исследователи установили энергию рентгеновских лучей таким образом, чтобы один фотон выбивал два электрона из молекулы водорода. (Молекула водорода состоит из двух протонов и двух электронов). Фотон оттолкнул один электрон от молекулы, а затем другой — подобно камешку, прыгающему по поверхности воды.

Эти взаимодействия создали волновую картину, называемую интерференционной картиной, которую Дёрнер и его коллеги могли измерить с помощью реакционного микроскопа Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS). Этот инструмент по сути является очень чувствительным детектором частиц, который может регистрировать чрезвычайно быстрые атомные и молекулярные реакции. Микроскоп COLTRIMS регистрировал как интерференционную картину, так и положение молекулы водорода на протяжении всего взаимодействия.

«Поскольку мы знали пространственную ориентацию молекулы водорода, мы использовали интерференцию двух электронных волн, чтобы точно рассчитать, когда фотон достиг первого и второго атома водорода», — заявил Свен Грундманн, соавтор исследования из Ростокского университета в Германии.

Каким же было время? 247 зептосекунд, с некоторым пространством для маневра, зависящим от расстояния между атомами водорода внутри молекулы именно в тот момент, когда фотон пролетает мимо. Измерение по существу фиксирует скорость света внутри молекулы.

«Мы впервые заметили, что электронная оболочка в молекуле не реагирует на свет одновременно и повсюду, — говорится в заявлении Дёрнера. — Задержка по времени происходит потому, что информация внутри молекулы распространяется только со скоростью света».


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

243
243 points
Василий Вдовиченко
Южная научно-исследовательская лаборатория