Ученые измеряют самый короткий отрезок времени в истории: зептосекунды

Зептосекунда - это одна триллионная миллиардной секунды или десятичная точка, за которой следуют 20 нулей и 1.

Раньше исследователи погружались в сферу зептосекунд; в 2016 году исследователи в журнале Nature Physics использовали лазеры для измерения времени с шагом до 850 зептосекунд.

Эта точность - огромный шаг вперед по сравнению с работой, получившей Нобелевскую премию 1999 г., в которой время впервые измерялось в фемтосекундах, которые составляют миллионные доли миллиардных долей секунды.

Для разрыва и образования химических связей требуются фемтосекунды, но для прохождения света через единственную молекулу водорода (H2) требуются зептосекунды.

Чтобы измерить это очень короткое путешествие, физик Рейнхард Дёрнер из Университета Гете в Германии и его коллеги сняли рентгеновские лучи из PETRA III на Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), ускорителе частиц в Гамбурге.

Исследователи установили энергию рентгеновских лучей так, чтобы один фотон или частица света выбили два электрона из молекулы водорода. (Молекула водорода состоит из двух протонов и двух электронов.) Фотон оттолкнул один электрон от молекулы, а затем другой, как камешек, перепрыгивающий через вершину пруда.

Эти взаимодействия создали волновую картину, называемую интерференционной картиной, которую Дернер и его коллеги могли измерить с помощью инструмента, называемого реакционным микроскопом для реакционной спектроскопии иона импульса отдачи с холодной мишенью (COLTRIMS). Этот инструмент по сути является очень чувствительным детектором частиц, который может регистрировать чрезвычайно быстрые атомные и молекулярные реакции.

Микроскоп COLTRIMS регистрировал как интерференционную картину, так и положение молекулы водорода на протяжении всего взаимодействия.

"Поскольку мы знали пространственную ориентацию молекулы водорода, мы использовали интерференцию двух электронных волн, чтобы точно рассчитать, когда фотон достиг первого и второго атома водорода", - говорит Свен Грундманн, соавтор исследования в Университете Росток в Германии, говорится в заявлении .

Это время - двести сорок семь зептосекунд, с некоторым пространством для маневра, зависящим от расстояния между атомами водорода внутри молекулы в точный момент, когда фотон пролетел мимо. Измерение по существу фиксирует скорость света внутри молекулы.

"Мы впервые заметили, что электронная оболочка в молекуле не реагирует на свет одновременно и повсюду", - говорится в заявлении Дернера."Задержка по времени происходит потому, что информация внутри молекулы распространяется только со скоростью света".

Результаты были подробно описаны 16 октября в журнале Science.

Напомним, ранее сообщалось, что ученые определили, откуда взялось время.

Источник