Уметнички приказ на електрон кој го напушта атомот. Заслуги: Schultze/Ossiander
Тоа е како да фатите светлина во акција. За првпат, научниците измериле промени во атом на нивото на зептосекунди или трилионтина од милијардитина од секунда, досега најмалата набљудувана поделба на времето.
Во овој случај, субјектот бил електрон кој ја напушта ја врската од неговиот матичен атом. Кога светлината се судира со електрони, тие се возбудуваат и можат да се ослободат од нивниот атом. Енергијата на фотонот целесно се консумира од еден електрон, или е поделена помеѓу повеќе. Ова исфрлање на електрони е познато како фотоелектричен ефект и е опишано од Алберт Ајнштајн во 1905 година.
„Претходни експерименти кои го проучувале овој ефект можеле само да измерат што се случувало откога електронот бил отфрлен од атомот“, изјави Мартин Шултце од Институтот за квантна оптика Макс Планк во Гарчинг, Германија.
Сега, тој и неговите колеги го имаат видено другиот дел на процесот. Тие го измериле целосното отфрлање на електронот од хелиумски атом од почеток до крај, со прецизност од зептосекунда (10^(-21) секунди), обележувајќи го најмалиот временски интервал досега измерен.
Брзо избегнување
Во серија на експерименти, тимот вклучил необјасниво краток екстремен ултравиолетов ласерски пулс кон атом од хелиум, за да почне да го возбудува неговиот пар електрони. Овој пулс траел само 100 до 200 атосекунди или 10^(-18) секунди. Според голем број отчитувања и пресметувајќи го статистички нивното распределување, тие можеле да измерат случки со брзина на 850 зептосекунди.
Исто така, вклучиле близу-инфрацрвен ласерски пулс кој траел 4 фемтосекунди (1 фемтосекунда е 10^(-15) секунди). Овој пулс можел да детектира електрон како напушта, само што бил ослободен од хелиумскиот атом. Зависејќи од електромагнетното поле на ласерскиот пулс, електронот или се забрзал или забавил.
„Користејќи ја оваа информација можеме да го измериме времето потребно за електрон да си ја промени негобата квантна состојба од многу стегната и врзана состојба околу атомот до слободната состојба,“ вели Маркус Осиандер од Макс Планк институтот.
Исфрлањето траеше помеѓу 7 и 20 атосекунди, според Шултце, зависејќи од како електронот имал интеракција со јадрото и другиот електрон.
„Само треба да ја знаеме временската средина на пулсовите многу прецизно, а нашата техника ни дозволува да го мериме ова до многу висока прецизност,“ вели Осиандер. „Уште пократок пулс би дал поголема временска резолуција, но резолуцијата може да го надмине траењето на пулсот. Ова можеме да го потврдиме статистички преку многу мерења и пресметувајќи ја статистичката стандардна грешка од временската средина, која во наш случај е 850 зептосекунди.“
Истражувачите исто така биле во можност да измерат како електроните ја распределиле енергијата на ласерот т.е. дали зеле еднакво или нееднакво парче. Во некои од случаите, еден од електроните ја зел целата енергија. Неколку фактори влијаеле на ова, од квантниот сооднос помеѓу електроните, до електромагнетната состојба на ласерското поле, вели Шултце.
Две се друштво
Една од причините за кои бил одбран хелиум е бидејќи има два електрона, дозволувајќи директно мерење на нивното квантно механичко однесување. За атом со повеќе електрони, некои претпоставки би биле потребни за како се распределувала енергијата и за времето потребно за отфрлање на електронот.
Резултатите се важен прозор за квантното однесување на атомите, особено за тоа како нивните електрони работат, вели Шултце. Разбирајќи го тоа би можело да доведе до увиди во феномени како суперспроводливост и квантни компјутери.
„Секогаш има повеќе од еден електрон. Тие секогаш имаат интеракција. Секогаш се чувствуваат еден со друг, дури на големи далечини,“ вели тој. „Во интеракцијата на индивидуалните електрони се наоѓа коренот на многу нешта, но се справуваме со нив како да се колективно нешто. Ако навистина сакате да развиете микроскопско разбирање за атомите, на најосновно ниво, мора да разберете како електроните се справуваат еден со друг.“
Превод: Јован Милосковски
Извор: New Scientist
