Μην προσπαθήσετε καν να καταγράψετε ένα δεκάλεπτο χρησιμοποιώντας ένα χρονόμετρο. Αυτή η μικροσκοπική φέτα του χρόνου είναι ένα κλάσμα του δευτερολέπτου - τόσο μικρό είναι ίσο με ένα μόνο αριθμό που κάθεται 21 θέσεις πίσω από το δεκαδικό, ένα τρισεκατομμύριο ενός δισεκατομμυρίου του δευτερολέπτου, αναφέρει η Rebecca Boyle στο New Scientist . Και οι ερευνητές στο Ινστιτούτο Max Plank της Γερμανίας μετέτρεψαν τελικά τις ελάχιστες αλλαγές μέσα σε ένα άτομο στην κλίμακα των δεκαπέντε δευτερολέπτων.
Οι ερευνητές πραγματοποίησαν αυτό το κατόρθωμα ενώ μελέτησαν το λεγόμενο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο σε δράση. Ο Albert Einstein περιγράφει αυτό το δύσκολο φως της φως το 1905, αργότερα κερδίζοντας το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική για την εξήγησή του σχετικά με αυτή την έννοια. Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο δείχνει ότι το φως μπορεί να λειτουργήσει τόσο ως κύμα όσο και ως σωματίδιο. Όταν ένα φωτόνιο ή ένα σωματίδιο φωτός μιας συγκεκριμένης ενέργειας χτυπά ένα ηλεκτρόνιο, μπορεί να απελευθερώσει το ηλεκτρόνιο από το άτομο του. Το φωτόνιο εκπέμπει το ηλεκτρόνιο σε μια διαδικασία που ονομάζεται φωτοβολίδα, η βάση πίσω από την ηλιακή ενέργεια.
Τώρα οι ερευνητές έχουν καταγράψει στην πραγματικότητα την εκπομπή ηλεκτρονίων από άτομα ηλίου, μετρώντας το ελάχιστο χρονικό διάστημα που χρειάζεται για να εκτοξευθεί το ηλεκτρόνιο μετά την απεργία φωτονίων. Για να μετρήσει την εκδήλωση, ο φυσικός χρησιμοποίησε ένα εξοπλισμό που ονομάζεται φωτογραφική μηχανή Attosecond Streak, η οποία αποτελείται από δύο λέιζερ διαφορετικής πυρκαγιάς σε εξαιρετικά σύντομες εκρήξεις, γράφει ο Stewart Wills στο Optics and Photonics News. Οι ερευνητές στρέφουν την κάμερα προς έναν πίδακα ηλίου - ένα σχετικά απλό αέριο, αποτελούμενο από άτομα που έχουν μόνο δύο ηλεκτρόνια.
Το πρώτο λέιζερ ήταν μια εξαιρετικά υπεριώδης ακτινοβολία που προοριζόταν να διεγείρει το ήλιο αρκετά ώστε να απομακρύνει ένα από τα ηλεκτρόνια του, πυροδοτώντας σε 100 παλμούς attosecond (ένα attosecond είναι μόνο 10-18 δευτερόλεπτα). Το δεύτερο λέιζερ ήταν κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία και χρησιμοποιήθηκε για να συλλάβει τα ηλεκτρόνια που διαφεύγουν σε δράση, πυροδοτώντας για τέσσερα femtosecond κάθε φορά (ένα μόνο femtosecond είναι μόνο 10-15 δευτερόλεπτα).
Όταν το άτομο ηλίου έβγαλε ένα ηλεκτρόνιο, το υπέρυθρο λέιζερ ανίχνευσε την εκπομπή, επιτρέποντας στους ερευνητές να υπολογίσουν τη διάρκεια του συμβάντος σε 850 δεκαδευτερόλεπτα. Το πείραμα έδειξε ότι παίρνει μεταξύ 7 και 20 attoseconds για το άτομο ήλιο να εκτοξεύσει ένα από τα ηλεκτρόνια του, Boyle αναφέρει. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό Nature Physics.
Τα αποτελέσματα του πειράματος δίνουν στους ερευνητές κάποια εικόνα για το πώς λειτουργεί αυτή η κβαντική διαδικασία, γράφει ο Boyle και μπορεί κάποια στιγμή να είναι χρήσιμος στον κβαντικό υπολογισμό και την υπεραγωγιμότητα.
"Υπάρχει πάντα περισσότερα από ένα ηλεκτρόνια. Διασχίζουν πάντα. Θα αισθάνονται πάντα ο ένας τον άλλο, ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις ", λέει ο Boyle ο ηγέτης της ομάδας Martin Schultze. "Πολλά πράγματα έχουν τις ρίζες τους στις αλληλεπιδράσεις των μεμονωμένων ηλεκτρονίων, αλλά τα αντιμετωπίζουμε ως ένα συλλογικό πράγμα. Αν θέλετε πραγματικά να αναπτύξετε μια μικροσκοπική κατανόηση των ατόμων, στο πιο βασικό επίπεδο, θα πρέπει να καταλάβετε πώς τα ηλεκτρόνια ασχολούνται μεταξύ τους. "
Ο Schultze λέει στο Wills ότι η ομάδα χρησιμοποιεί το ήλιο, ένα από τα απλούστερα άτομα, για να επικυρώσει τις μεθόδους και να δημιουργήσει μετρήσεις για το πώς αλληλεπιδρούν πολλά ηλεκτρόνια και φωτόνια. Η επεξεργασία αυτών των μικροσκοπικών χρονικών ορίων με απλά άτομα είναι το πρώτο βήμα προς την κατανόηση περισσότερων ατόμων με περισσότερα ηλεκτρόνια.
