Älä edes yritä kaapata zeptosekuntia käyttämällä ajantasaista sekuntikelloa. Tämä pieni ajanjakso on murto-osa sekunnista - niin pieni, että se on yhtä suuri kuin yksi numero yksi, joka istuu 21 paikkaa desimaalin tarkkuudella, biljoonaosa miljardia sekuntia myöhemmin, raportoi Rebecca Boyle New Scientistissa . Ja saksalaisen Max Plank -instituutin tutkijat mittasivat lopulta minuutin muutokset atomissa zeptosekunnin mittakaavassa.
Tutkijat toteuttivat tämän saavutuksen tutkiessaan ns. Valosähköistä vaikutusta toiminnassa. Albert Einstein kuvasi tätä hankalaa valonvaihetta vuonna 1905 ja voitti myöhemmin Nobelin fysiikan palkinnon tämän määrittelevän käsitteen selityksestä. Valosähkövaikutus osoittaa, että valo voi toimia sekä aallona että hiukkasena. Kun tietyn energian fotoni tai valopartikkeli osuu elektroniin, se voi vapauttaa elektronin atomistaan. Fotoni työntää elektroni prosessissa, jota kutsutaan valonemissiota, aurinkoenergian perusta.
Nyt tutkijat ovat todella kiinni heliumiatomien elektroniemissioista, mittaamalla pienen määrän aikaa, joka kuluu elektronin poistamiseen fotonin iskun jälkeen. Tapahtuman mittaamiseksi fyysikko käytti Attosecond Streak Camera -nimistä laitetta, joka koostuu kahdesta erilaisesta valonlaserista erittäin lyhyissä purskeissa, kirjoittaa Stewart Wills Optics and Photonics News -lehdessä. Tutkijat suuntasivat kameran kohti heliumisuihkua - suhteellisen yksinkertaista kaasua, joka koostuu atomista, joissa on vain kaksi elektronia.
Ensimmäinen laser oli erittäin ultraviolettisäte, joka oli tarkoitettu herättämään heliumia tarpeeksi luopumaan yhdestä elektronistaan ampumalla 100 attosekunnin pulssiin (yksi attosekundi on vain 10-18 sekuntia). Toinen laser oli lähellä infrapunaa ja sitä käytettiin pakenevien elektronien sieppaamiseksi toiminnassa ampumalla neljä femtosekuntia kerrallaan (yksi femtosekuntia on vain 10-15 sekuntia).
Kun heliumiatomi irrotti elektronin, infrapunalaser havaitsi säteilyn, jonka avulla tutkijat laskivat tapahtuman keston 850 zeptosekuntiin. Koe osoitti, että heliumiatomin poistaminen yhden elektronista kestää 7 - 20 sekuntia, Boyle raportoi. Tutkimuksen tulokset julkaistiin tällä viikolla Nature Physics -lehdessä .
Kokeen tulokset antavat tutkijoille jonkinlaisen käsityksen tämän kvanttiprosessin toiminnasta, kirjoittaa Boyle, ja ne saattavat joskus olla hyödyllisiä kvanttilaskennassa ja suprajohtavuudessa.
”Elektroneja on aina enemmän kuin yksi. He ovat aina vuorovaikutuksessa. He tuntevat aina toisensa jopa suurilla etäisyyksillä ”, joukkueenjohtaja Martin Schultze kertoo Boylelle. ”Monet asiat juontuvat yksittäisten elektronien vuorovaikutuksesta, mutta käsittelemme niitä kollektiivisena asiana. Jos haluat todella kehittää atomien mikroskooppisen ymmärryksen, perustasolla, sinun on ymmärrettävä kuinka elektronit käsittelevät toisiaan. "
Schultze kertoo Willsille, että joukkue käyttää heliumia, yhtä yksinkertaimmista atomeista, validoidakseen menetelmiään ja luomalla mittauksia kuinka monien elektronien ja fotonien vuorovaikutus on. Näiden pienten aikataulujen laatiminen yksinkertaisilla atomeilla on ensimmäinen askel kohti ymmärtää enemmän atomeja, joissa on enemmän elektroneja.
