S-a întâmplat într-o zeptosecundă, cea mai mică unitate de timp măsurată vreodată

Recent, oamenii de știință au măsurat cea mai mică unitate de timp detectată vreodată: perioada necesară pentru ca lumina să străbată o moleculă de hidrogen.

Acest interval este de 247 zeptosecunde. O zeptosecundă, adică o trilionime de miliardime de secundă, este redată matematic drept „zero virgulă 20 de zerouri și un unu”, relatează revista Smithsonian.

zeptosecundă
Zeptosecunda este cel mai mic interval de timp măsurat vreodată: 0.000000000000000000001 secunde

Omenirea s-a aventurat pe tărâmul zeptosecundelor abia de câțiva ani. În 2016, o echipă de cercetare a folosit lasere pentru a măsura timpul în intervale de până la 850 de zeptosecunde.

Zeptosecunda, un progres enorm

Această acuratețe este un salt uriaș față de lucrarea câștigătoare a Premiului Nobel din 1999, care a măsurat pentru prima dată timpul în femtosecunde, care sunt milionimi de miliardimi de secunde.

Legăturile chimice se rup și se formează în femtosecunde, dar lumina străbate o singură moleculă de hidrogen (H2) în zeptosecunde, intervale de timp mult mai mici.

Pentru a măsura această călătorie foarte scurtă, fizicianul Reinhard Dörner și colegii săi de la Universitatea Goethe din Germania au realizat un experiment cu raze X la Deutsches Elektronen-Synchrotron, un accelerator de particule din Hamburg.

Cercetătorii au setat energia razelor X astfel încât un singur foton sau o particulă de lumină să scoată cei doi electroni din molecula de hidrogen (o moleculă de hidrogen este formată din doi protoni și doi electroni).

Fotonul a scos primul electron din moleculă, iar apoi pe celălalt, cam ca o piatră care sare pe suprafața unui iaz. Aceste interacțiuni au creat un tipar de undă numit model de interferență, pe care Dörner și colegii săi l-au putut măsura cu un instrument numit microscop de reacție COLTRIMS.

Acesta este, de fapt, un detector de particule foarte sensibil, care poate înregistra reacții atomice și moleculare extrem de rapide. Microscopul COLTRIMS a înregistrat atât modelul de interferență, cât și poziția moleculei de hidrogen pe tot parcursul interacțiunii.

zeptosecunde
O particulă de lumină, numită foton (săgeată galbenă), produce unde dintr-un nor de electroni (gri) al unei molecule de hidrogen (roșu: nucleu). Rezultatul acestor interacțiuni este ceea ce se numește un tipar de interferență (violet-alb). Tiparul de interferență este ușor înclinat spre dreapta, permițându-le cercetătorilor să calculeze timpul necesar pentru ca fotonul să ajungă de la un atom la altul. Foto: Sven Grundmann / Universitatea Goethe

„Din moment ce cunoșteam orientarea spațială a moleculei de hidrogen, ne-am folosit de interferența celor două unde de electroni pentru a calcula cu exactitate când a ajuns fotonul la primul atom de hidrogen și când a ajuns la al doilea”, a explicat într-un comunicat de presă Sven Grundmann, de la Universitatea din Rostock din Germania, coautor al studiului.

Intervalul detectat? 247 de zeptosecunde, cu o oarecare marjă de eroare, în funcție de distanța care exista între atomii de hidrogen din moleculă în momentul în care fotonul a trecut pe acolo.

Aceste măsurători arată, de fapt, care este viteza luminii în moleculă.

„Am observat pentru prima dată că învelișul de electroni al unei molecule nu reacționează la lumină peste tot în același timp. Întârzierea are loc deoarece informațiile din moleculă se răspândesc doar cu viteza luminii”, a afirmat Dörner.


Distribuie:

Citește în continuare

Abonează-te gratuit la newsletter și vei primi în fiecare dimineață pe email cele mai interesante articole, filme și recomandări.
Fii fără grijă, nu facem spam.
>