Jest nowy rekord pomiaru czasu to: zeptosekundy

Policzył to zespół fizyków pod kierunkiem prof. Reinharda Dörnera z niemieckiego Uniwersytetu Goethego we Frankfurcie nad Menem. Pobili przy tym dotychczasowy rekord należący do badaczy innych zjawisk fizycznych, których w 2016 roku zeszli ze swoim pomiarem czasu do poziomu 850 zeptosekund.

Nowy rekord to spory skok jakościowy od czasu, gdy w 1999 roku egipskiemu chemikowi Ahmedowi Zewail wręczono Nobla za zmierzenie czasu powstawania i rozpadu wiązań chemicznych w femtosekundach (1 fs to 10–15 sekundy). Zewail był pionierem femtochemii. Prof. Dörner i jego koledzy pchnęli naukę o całe rzędy wielkości w zeptosekundowy wymiar emitując w kierunku molekuły wodoru promieniowanie X.

Użyli do tego źródła promieniowania PETRA III znajdującego się w ośrodku badawczym DESY (Niemiecki Synchrotron Elektronowy) w Hamburgu. Wzbudzili tam molekułę w akceleratorze cząsteczek za pomocą promieniowania dobierając energię w taki sposób, by jeden foton starczył do wyrzucenia z molekuły H2 kolejno obu elektronów.

Jak czytamy w informacji prasowej, elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki i fale. Gdy foton przeszedł przez molekułę niczym płaski kamień odbijający się dwa razy po powierzchni wody, wypchnięcie kolejno pierwszego i drugiego elektronu wytworzyło przecinające się fale.

Jako, że taką interferencję fal obu elektronów da się zorientować w przestrzeni molekuły, jak tłumaczy prof. Reinhard Dörner, wykorzystali ją, by dokładnie policzyć z pomocą mikroskopu reakcyjnego COLTRIMS czas przejścia fotonu od pierwszego do drugiego atomu wodoru.

- Urządzenie COLTRIMS pozwala na określenie położenia molekuły wodoru. Skorzystano więc z faktu, że gdy drugi elektron też opuścił molekułę, pozostałe jądra wodoru rozłączyły się i można je było wykryć – wyjaśniają naukowcy.

Prof. Dörner zwrócił uwagę, że po raz pierwszy zaobserwowano, że elektrony w molekule reagują na światło z opóźnieniem a nie w tym samym czasie. Różny czas reakcji wynika właśnie z tego, że informacja przechodzi przez molekułę z prędkością światła. Bogatsi o tę wiedzę, Dörner i jego koledzy będą mogli wykorzystywać COLTRIMS też do nowych typów badań.