Дивовижна точність. Фізики виміряли найменшу одиницю часу

19 жовтня 2020, 10:08

Дослідники з Німеччини виміряли найкоротшу одиницю часу: час, за який легка частинка перетинає молекулу водню. Це час складає 247 зептосекунд.

Така точність — величезний крок вперед в порівнянні з роботою, що отримала Нобелівську премію 1999 року, в якій час вперше вимірювався в фемтосекундах, які складають мільйонні частки мільярдних часток секунди, відзначають вчені.

Відео дня

Для розриву і утворення хімічних зв’язків потрібні фемтосекунди, але для проходження світла через єдину молекулу водню (H2) потрібні зептосекунди. Зептосекунда — це одна трильйонна мільярдної секунди, в чисельному записі вона виглядає як 20 нулів і одиниця після десяткового дробу.

Раніше дослідники вже вимірювали тимчасові періоди в зептосекундах: в 2016 році вчені використовували лазери для вимірювання часу з кроком до 850 зептосекунд.

Фізик Рейнхард Дьорнер з Університету Гете в Німеччині і його колеги зняли рентгенівські промені з PETRA III на Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), прискорювачі часток в Гамбурзі. Дослідники встановили енергію рентгенівських променів так, щоб один фотон або частка світла вибили два електрона з молекули водню.

Ці взаємодії створили хвильову картину, яка називається інтерференційною картиною. Дьорнер і його колеги змогли виміряти її за допомогою реакційного мікроскопа для реакційної спектроскопії іона імпульсу віддачі з холодною мішенню (COLTRIMS). Цей інструмент по суті є дуже чутливим детектором часток, який може реєструвати надзвичайно швидкі атомні і молекулярні реакції.

Мікроскоп COLTRIMS реєстрував як интерференційну картину, так і положення молекули водню протягом усього взаємодії.

«Оскільки ми знали просторову орієнтацію молекули водню, ми використовували інтерференцію двох електронних хвиль, щоб точно розрахувати, коли фотон досяг першого і другого атома водню», — говорить Свен Грундманн, співавтор дослідження в Університеті Росток в Німеччині.

Це час складає приблизно 247 зептосекунд, з деяким простором для маневру, яке залежить від відстані між атомами водню усередині молекули в той момент, коли фотон пролетів мимо. Вимірювання по суті фіксує швидкість світла всередині молекули.

«Ми вперше помітили, що електронна оболонка в молекулі не реагує на світло одночасно і всюди. Затримка за часом відбувається тому, що інформація всередині молекули поширюється тільки зі швидкістю світла», — йдеться в заяві Дьорнера.

Раніше НВ писав, що в США була досягнута нова важлива віха у вивченні надпровідності: фізики досягли протікання електричного струму без опору при кімнатній температурі - +15 градусів Цельсія.

Це побило попередній рекорд — -23 градуса за Цельсієм, що є величезним кроком вперед у використанні цього явища за межами лабораторії, впевнені автори відкриття.

«Через низькі температур матеріали з такими незвичайними властивостями не змінили світ так, як багато хто міг собі уявити. Однак наше відкриття зруйнує ці бар'єри і відкриє двері для багатьох потенційних застосувань цього явища», — заявив фізик Рангу Діас з Університету Рочестера.

Наступним кроком у дослідженні буде спроба знизити необхідний високий тиск за рахунок хімічного складу зразка. Дослідники вважають, що якщо їм вдасться правильно приготувати суміш, надпровідник, що працює при кімнатній температурі і тиску навколишнього середовища, нарешті, буде в наших руках.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Техно
Розсилка про те як технології змінють світ
Щопонеділка

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X