Немски учени са измерили най-късата единица време досега – времето, необходимо на лека частица да премине през молекула водород.
Това време е 247 зептосекунди. Зептосекундата е трилионна от милиардната част от секундата или десетична запетая, последвана от 20 нули и единица. Преди това изследователите бяха измерили през 2016 г. стъпки на времето до 850 зептосекунди, като са използвали лазери, пише списание Nature Physics. Тази точност е огромен скок от спечелената през 1999 г. Нобелова награда, която беше присъдена за измерване на времето във фемтосекунди, които са милионни от милиардна част от секундата.
Необходими са фемтосекунди, за да се разрушат и образуват химични връзки, но са необходими зептосекунди, за да премине светлината през една молекула водород (H2). За да измери това много кратко пътуване, физикът Райнхард Дьорнер от университета Гьоте в Германия и неговите колеги заснемат рентгенови лъчи от PETRA III в Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), ускорител на частици в Хамбург.
Изследователите са настроили енергията на рентгеновите лъчи така, че един фотон или частица светлина е избил двата електрона от молекулата на водорода. (Молекулата на водорода се състои от два протона и два електрона.) Фотонът отхвърля единия електрон от молекулата, а след това и другия, малко като камъче, подскачащо отгоре на езеро. Тези взаимодействия създават вълнов модел, наречен интерференционен модел, който Дьорнер и колегите му можеха да измерват с инструмент, наречен реакционен микроскоп със студена целева възвратна ионна импулсна спектроскопия (COLTRIMS). Този инструмент по същество е много чувствителен детектор на частици, който може да записва изключително бързи атомни и молекулярни реакции. Микроскопът COLTRIMS регистрира както интерференционния модел, така и позицията на молекулата на водорода по време на взаимодействието.
„Тъй като знаехме пространствената ориентация на молекулата на водорода, използвахме интерференцията на двете електронни вълни, за да изчислим точно кога фотонът е достигнал първия и кога е достигнал втория водороден атом“, казва в изявление Свен Грундман, съавтор на изследването от Университета Рощок в Германия.
Това е време от двеста четиридесет и седем зептосекунди, с малки отклонения в зависимост от разстоянието между водородните атоми в молекулата в точния момент, в който фотонът е изстрелян. Измерването по същество улавя скоростта на светлината в молекулата.
„За първи път забелязахме, че електронната обвивка в молекулата не реагира на светлина навсякъде едновременно“, казва Дьорнер в изявлението. „Закъснението във времето настъпва, защото информацията в молекулата се разпространява само със скоростта на светлината.“
Резултатите от изследването са подробно описани на 16 октомври в списание Science.
