Даже не пытайтесь запечатлеть дирижабль с помощью обычного секундомера. Этот крошечный промежуток времени составляет доли секунды - настолько маленький, что равен одному числу один, сидящему в 21 месте после десятичной точки, триллионной доли миллиардной доли секунды, сообщает Ребекка Бойл из New Scientist . И исследователи из Института Макса Планка в Германии наконец-то измерили мельчайшие изменения в атоме по шкале дифракционной секунды.
Исследователи совершили этот подвиг, изучая так называемый фотоэлектрический эффект в действии. Альберт Эйнштейн описал эту хитрую причуду света в 1905 году, позже получив Нобелевскую премию по физике за объяснение этой определяющей концепции. Фотоэлектрический эффект показывает, что свет может действовать как волна и частица. Когда фотон или частица света определенной энергии попадает на электрон, он может освободить электрон от своего атома. Фотон выбрасывает электрон в процессе, называемом фотоэмиссией, основой солнечной энергии.
Теперь исследователи фактически зафиксировали эмиссию электронов от атомов гелия, измерив минимальное количество времени, необходимое для выброса электрона после удара фотона. Чтобы измерить событие, физик использовал элемент оборудования, называемый камерой Attosecond Streak Camera, который состоит из двух лазеров с разной световой отдачей в чрезвычайно коротких вспышках, пишет Стюарт Уиллс из Optics и Photonics News. Исследователи направили камеру на струю гелия - относительно простого газа, состоящего из атомов, каждый из которых имеет только два электрона.
Первый лазер представлял собой ультрафиолетовое излучение, предназначенное для возбуждения гелия, достаточного для того, чтобы освободить один из его электронов, стреляя в 100 аттосекундных импульсов (одна аттосекунда - всего 10-18 секунд). Второй лазер работал в ближней инфракрасной области и использовался для захвата уходящих электронов в действии, стреляя по четыре фемтосекунды за раз (одна фемтосекунда составляет всего 10-15 секунд).
Когда атом гелия выбрасывал электрон, инфракрасный лазер обнаружил излучение, что позволило исследователям рассчитать продолжительность события до 850 дптосекунд. Эксперимент показал, что для выброса одного из своих электронов атому гелия требуется от 7 до 20 аттосекунд, сообщает Бойл. Результаты исследования были опубликованы на этой неделе в журнале Nature Physics.
Результаты эксперимента дают исследователям некоторое представление о том, как работает этот квантовый процесс, пишет Бойл, и однажды он может быть полезен в квантовых вычислениях и сверхпроводимости.
«Всегда есть больше чем один электрон. Они всегда взаимодействуют. Они всегда будут чувствовать друг друга, даже на больших расстояниях », - говорит Бойл руководитель группы Мартин Шульце. «Многие вещи коренятся во взаимодействиях отдельных электронов, но мы рассматриваем их как коллективную вещь. Если вы действительно хотите развить микроскопическое понимание атомов на самом базовом уровне, вам нужно понять, как электроны взаимодействуют друг с другом ».
Шульце говорит Виллсу, что команда использует гелий, один из самых простых атомов, для проверки своих методов и создания измерений взаимодействия нескольких электронов и фотонов. Разработка этих крошечных временных шкал с простыми атомами - первый шаг к пониманию большего количества атомов с большим количеством электронов.
