Nawet nie próbuj uchwycić zeptosekundy za pomocą stopera. Ten niewielki wycinek czasu to ułamek sekundy - tak mały, że jest równy pojedynczej cyfrze jeden siedzącej 21 miejsc za kropką dziesiętną, trylion miliarda sekundy, donosi Rebecca Boyle z New Scientist . A badacze z Max Plank Institute w Niemczech w końcu zmierzyli drobne zmiany w atomie w skali zeptosekundowej.
Naukowcy dokonali tego wyczynu, badając tak zwany efekt fotoelektryczny w akcji. Albert Einstein opisał to trudne dziwactwo światła w 1905 roku, później wygrywając Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za wyjaśnienie tej definicji. Efekt fotoelektryczny pokazuje, że światło może działać zarówno jako fala, jak i cząstka. Kiedy foton lub cząstka światła określonej energii uderza w elektron, może uwolnić elektron od swojego atomu. Foton wyrzuca elektron w procesie zwanym fotoemisją, podstawą energii słonecznej.
Teraz naukowcy faktycznie wychwycili emisję elektronów z atomów helu, mierząc minimalny czas potrzebny na wyrzucenie elektronu po uderzeniu fotonu. Aby zmierzyć to wydarzenie, fizyk użył urządzenia zwanego Attosecond Streak Camera, które składa się z dwóch laserów o różnym świetle strzelających w bardzo krótkich seriach, pisze Stewart Wills w „Optics and Photonics News”. Naukowcy skierowali kamerę w stronę strumienia helu - stosunkowo prostego gazu, składającego się z atomów, z których każdy ma tylko dwa elektrony.
Pierwszy laser był wyjątkowo ultrafioletowym promieniem mającym na celu wzbudzenie helu na tyle, aby porzucić jeden z jego elektronów, wystrzeliwując 100 impulsów attosekundowych (jeden attosekunda to zaledwie 10-18 sekund). Drugi laser był w bliskiej podczerwieni i został wykorzystany do wychwytywania uciekających elektronów w akcji, strzelając jednocześnie przez cztery femtosekundy (pojedynczy femtosekunda to tylko 10-15 sekund).
Kiedy atom helu wyrzucił elektron, laser na podczerwień wykrył emisję, umożliwiając naukowcom obliczenie czasu trwania zdarzenia do 850 zeptosekund. Eksperyment wykazał, że atom helu potrzebuje 7–20 attosekund do wyrzucenia jednego z jego elektronów, informuje Boyle. Wyniki badań zostały opublikowane w tym tygodniu w czasopiśmie Nature Physics.
Wyniki eksperymentu dają naukowcom pewien wgląd w działanie tego procesu kwantowego, pisze Boyle, i któregoś dnia mogą być przydatne w obliczeniach kwantowych i nadprzewodnictwie.
„Zawsze jest więcej niż jeden elektron. Zawsze wchodzą w interakcje. Zawsze będą się czuć, nawet na duże odległości ”, mówi szef zespołu Martin Schultze, Boyle. „Wiele rzeczy jest zakorzenionych w interakcjach poszczególnych elektronów, ale traktujemy je jako kolektywne. Jeśli naprawdę chcesz rozwinąć mikroskopijne rozumienie atomów, na najbardziej podstawowym poziomie, musisz zrozumieć, w jaki sposób elektrony radzą sobie ze sobą. ”
Schultze mówi Willsowi, że zespół używa helu, jednego z najprostszych atomów, do sprawdzania poprawności swoich metod i tworzenia pomiarów interakcji między wieloma elektronami i fotonami. Opracowanie tych maleńkich linii czasu z prostymi atomami jest pierwszym krokiem w kierunku zrozumienia większej liczby atomów z większą liczbą elektronów.
