Φυσικοί έχουν μετρήσει το μικρότερο κομμάτι χρόνου, παρακολουθώντας ένα ηλεκτρόνιο να διαφεύγει από ένα άτομο

Electron escaping an atom

Η κατανόησή μας  του χρόνου και του κόσμου που μας περιβάλλει έχει γίνει πολύ πιο ακριβής. Φυσικοί αναφέρουν σε μια νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Nature, ότι έχουν μετρήσει επιτυχώς τις αλλαγές σε ένα άτομο στο επίπεδο ζεπτοδευτερολέπτων. Αυτό είναι ένα τρισεκατομμυριοστό του ενός δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου, το μικρότερο κομμάτι του χρόνου που παρατηρήθηκε ποτέ.

Με αυτό το νέο επίπεδο λεπτομέρειας, οι φυσικοί ήταν σε θέση να μετρήσουν την όλη διαδικασία της διαφυγής ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο για πρώτη φορά, σε μια εντυπωσιακή δοκιμή του φωτοηλεκτρικού φαινομένου του Αϊνστάιν.

Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Albert Einstein το 1905, και συμβαίνει όταν τα σωματίδια του φωτός, που είναι γνωστά ως φωτόνια, κτυπούν τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από ένα άτομο.

Σύμφωνα με την κβαντική μηχανική, η ενέργεια από αυτά τα φωτόνια είτε απορροφάται εξ ολοκλήρου από ένα ηλεκτρόνιο, ή διαμοιράζονται ανάμεσα σε μερικά από αυτά. Αλλά μέχρι τώρα, κανείς δεν ήταν σε θέση να μελετήσει αυτή τη διαδικασία σε αρκετή λεπτομέρεια για να γνωρίζουμε με βεβαιότητα το πως συμβαίνει.

Το τελικό αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι ότι ένα ηλεκτρόνιο αποσπάται από τα δεσμά του μητρικού του ατόμου σε μια απίστευτα γρήγορη διαδικασία. Προηγούμενες έρευνες έχουν δείξει ότι όλη η διαδικασία από την αρχή μέχρι το τέλος διαρκεί μεταξύ 5 και 15 αττοδευτερολέπτων (εξάκις εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου). Αλλά μέχρι σήμερα οι επιστήμονες είχαν μόνο καταφέρει να μετρήσουν λεπτομερώς τι συμβαίνει μετά της διαφυγής του ηλεκτρονίου από το μητρικό του άτομο.

Τώρα στη νέα τους μελέτη, οι ερευνητές ήταν σε θέση να «δουν» την άλλη πλευρά της διεργασίας για πρώτη φορά και να μετρήσουν τι συμβαίνει στο μικρό χρονικό διάστημα πριν το ηλεκτρόνιο αφήσει το άτομο.

Το κατάφεραν με την χρήση ακτίνων λέιζερ οι οποίες προσέκρουσαν σε ένα άτομο ηλίου, όπου έπειτα ήταν σε θέση να μετρήσουν το σύνολο του φωτοηλεκτρικού φαινομένου με ακρίβεια ζεπτοδευτερολέπτου το μικρότερο κομμάτι του χρόνου που μετρήθηκε ποτέ.

«Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες, μπορέσαμε να μετρήσουμε το χρόνο που χρειάζεται το ηλεκτρόνιο να αλλάξει την κβαντική κατάσταση του από την πολύ δεσμευμένη κατάσταση του γύρω από το άτομο μέχρι την ελεύθερη του κατάσταση», αναφέρουν οι φυσικοί στη μελέτη τους.

Παραπομπές

Ossiander, F. Siegrist, V. Shirvanyan, R. Pazourek, A. Sommer, T. Latka, A. Guggenmos, S. Nagele, J. Feist, J. Burgdörfer, R. Kienberger, M. Schultze. Attosecond correlation dynamics. Nature (2016). DOI: 10.1038/nphys3941

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *