» » Зептосекунды – новый мировой рекорд в измерениях времени

Зептосекунды – новый мировой рекорд в измерениях времени

Зептосекунды – новый мировой рекорд в измерениях времени
Фотон (желтый, идущий слева) производит электронные волны из электронного облака (серый цвет) молекулы водорода (красный: ядро), которые интерферируют друг с другом (интерференционная картина: фиолетово-белый). Картина интерференции слегка смещена вправо, что позволяет рассчитать, сколько времени требуется фотону, чтобы пройти от одного атома к другому. © Sven Grundmann, Goethe University Frankfurt

В 1999 году египетский химик Ахмед Зевейл получил Нобелевскую премию за измерение скорости, с которой молекулы меняют свою форму. Он основал фемтохимию, используя ультракороткие лазерные вспышки: образование и разрыв химических связей происходит в диапазоне фемтосекунд.

Теперь физики из Университета Гете в команде профессора Рейнхарда Дёрнера впервые изучили процесс, который по величине короче фемтосекунд.

Они измерили, сколько времени требуется фотону, чтобы пересечь молекулу водорода: около 247 зептосекунд для средней длины связи в молекуле. Это самый короткий промежуток времени, который был успешно измерен на сегодняшний день (одна зептосекунда равна 10–21 с).

Ученые провели измерение времени на молекуле водорода (H2), которую они облучали рентгеновскими лучами от источника рентгеновского лазера PETRA III на ускорительной установке DESY в Гамбурге.

Исследователи установили энергию рентгеновских лучей так, чтобы одного фотона было достаточно для выброса обоих электронов из молекулы водорода.

Электроны ведут себя как частицы и волны одновременно, и поэтому выброс первого электрона привел к запуску электронных волн сначала в одном, а затем во втором атоме молекулы водорода в быстрой последовательности, при этом волны сливаются.

Фотон вел себя здесь очень похоже на плоский камешек, который дважды скользит по воде: когда впадина волны встречается с гребнем волны, волны первого и второго контакта с водой нейтрализуют друг друга, что приводит к так называемой интерференционной картине.

Ученые измерили интерференционную картину первого выброшенного электрона с помощью микроскопа COLTRIMS, прибора, который помог разработать Дёрнер и который делает видимыми сверхбыстрые процессы реакции в атомах и молекулах.

Одновременно с интерференционной картиной микроскоп COLTRIMS также позволил определить ориентацию молекулы водорода. Здесь исследователи воспользовались тем фактом, что второй электрон также покинул молекулу водорода, так что оставшиеся ядра водорода разлетелись и были обнаружены.

«Поскольку мы знали пространственную ориентацию молекулы водорода, мы использовали интерференцию двух электронных волн, чтобы точно рассчитать, когда фотон достиг первого и второго атома водорода», – объясняют ученые. «И это до 247 зептосекунд, в зависимости от того, насколько далеко в молекуле находились два атома с точки зрения частицы».

Профессор Райнхард Дёрнер добавляет: «Мы впервые заметили, что электронная оболочка в молекуле не реагирует на свет одновременно и повсюду. Задержка по времени происходит потому, что информация внутри молекулы распространяется только со скоростью света. Мы расширим нашу технологию COLTRIMS на другие приложения».

Zeptosecond Birth Time Delay in Molecular Photoionization, Science (2020). DOI: 10.1126/science.abb9318

17 октябрь 2020 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Из чего состоит все вокруг или что такое молекула?

Каждый раз, когда два атома соединяются вместе, они образуют молекулу. На самом деле все, что нас окружает – да и мы сами – состоит из триллионов различных типов молекул. Понятие молекулы было

Обнаружена первая молекула во Вселенной

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как и когда во Вселенной появились молекулы? После Большого взрыва около 14 миллиардов лет назад в результате химических реакций появились молекулы, которые

На атомном уровне зафиксировали необъяснимое явление

Физики впервые поймали отдельные атомы и наблюдали сложные взаимодействия между ними, которые в настоящее время необъяснимы

Декацен

Перед вами — структура декацена и изображение его молекулы, полученное с помощью сканирующей туннельной микроскопии...

«Сухая вода» помогла измерить поляризацию ковалентных связей

Химикам из Киотского университета удалось запереть одну молекулу воды в фуллерене С60. Несмотря на отсутствие химических связей между молекулой воды и углеродами фуллерена, молекула в целом

Яд положил начало жизни на Земле

К такому выводу ученые из института Карнеги пришли после изучения углеродосодержащих метеоритов, которые также называют углистыми хондритами.
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Существует 50% вероятность того, что мы живем в симуляцииВремя эластично: почему на вершине горы время идет быстрее, чем на пляже?Кого и зачем приносили в жертву Древние Египтяне?Ученые пытаются понять, как могла появиться жизнь на ВенереНа МКС найдено место утечки воздуха. Что дальше?Почему птицы летают клином11 живописных мест на планете, раскрашенных самой осеньюКрупнейшая озоновая дыра зафиксирована над Антарктидой