Навіть не пробуйте зафіксувати зепросекунду за допомогою кишенькового секундоміра. Цей мініатюрний відрізок часу настільки малий, що його позначає одиниця аж після двадцяти нулів після коми. Тобто зептосекунда — це одна мільярдна трильйонної частки секунди. Науковці з Інституту Макса Планка в Німеччині змогли виміряти зміни всередині атома на зептосекундній шкалі.

Це вдалося зробити під час дослідження фотоефекту. Альберт Айнштайн описав його ще у 1905 році, а через шістнадцять років отримав Нобелівську премію за пояснення його природи. Фотоефект — це явище “вибивання” світлом електронів із речовини. Коли фотон “ударяє” електрон, він залишає орбіту атомного ядра. 

 

Дослідникам з Інституту Макса Планка вдалося зафіксувати електронну емісію із атомів гелію (відносно простого газу, чиї атоми мають лише два електрони), вимірявши мініатюрний період часу, який потрібен, щоб електрон залишив атом після “удару” фотона. Для цього фізикам знадобилась так звана “аттосекундна стрік-камера”, яка складається з двох лазерів у різних ділянка спектра, які генерують ультракороткі імпульси.

 

Перший лазер генерував ультрафіолетовий промінь, який мав вивільнити з гелію лише один електрон і тривав близько 100 аттосекунд (одна аттосекунда дорівнює 10-18 секунди). Другий лазер, навпаки, був інфрачервоним і мав захопити електрони, що залишили атоми гелію. Тривав він чотири фемтосекунди (фемтосекунда — це 10-15 секунди).

 

Коли інфрачервоний лазер детектував електрони, вчені змогли вирахувати тривалість події — 850 зептосекунд. Результати експерименту опубліковані в журналі Nature Physics.

 

Експеримент дає дослідникам певні здогадки про те, як відбувається цей квантовий процес. В майбутньому ці здогадки можуть бути корисними для розробки квантових комп’ютерів та вивчення надпровідності.

 

“Науковці поводяться з електронами як з колективним об’єктом, але багато інформації присутньої на рівні окремих електронів. Якщо ви справді хочете зрозуміти атоми на найбільш базовому рівні, вам потрібно вивчати, як окремі електрони взаємодіють один з одним”, — розповідає керівник команди дослідників Мартін Шульце.

 

За його словами, науковці використовують гелій — один з найпростіших атомів, — щоб протестувати свої методи. Дослідження процесів у них на мініатюрному рівні є лише першим кроком до розуміння складніших атомів з більшою кількістю електронів.

 

Meet the Zeptosecond, the Smallest Slice of Time Yet Recorded

Smithsonian.com, 15/01/2016

Зреферував Є. Л. 

22.06.2019