Zeptosecunda, cea mai mică unitate de timp măsurată vreodată

Oamenii de știință au măsurat cea mai scurtă unitate de timp de până acum: timpul necesar unei particule de lumină pentru a traversa o moleculă de hidrogen.

Acest timp, pentru înregistrare, este de 247 zeptosecunde. O zeptosecundă reprezintă o trilionime dintr-o miliardime de secundă – adică un 0 urmat de virgulă, după care 20 de zerouri şi un 1.

Anterior, cercetătorii au pătruns în domeniul zeptosecundelor; în 2016, cercetătorii care au publicat un raport în revista Nature Physics au folosit lasere pentru a măsura timpul în incremente de până la 850 de zeptosecunde. Această precizie reprezintă un salt uriaș față de lucrările premiate cu Premiul Nobel în 1999, care au măsurat pentru prima dată timpul în femtosecunde, care sunt milionimi de miliardimi de secunde.

Legăturile chimice au nevoie de femtosecunde pentru a se rupe și a se forma, dar lumina are nevoie de zeptosecunde pentru a traversa o singură moleculă de hidrogen (H2). Pentru a măsura această călătorie foarte scurtă, fizicianul Reinhard Dörner de la Universitatea Goethe din Germania și colegii săi au tras raze X de la PETRA III la Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), un accelerator de particule din Hamburg.

Citește și: Ole Roemer, astronomul și fizicianul care a efectuat prima măsurătoare mai precisă a vitezei luminii, folosind o lună a planetei Jupiter

Cercetătorii au stabilit energia razelor X astfel încât un singur foton, sau particulă de lumină, să scoată doi electroni din molecula de hidrogen. (O moleculă de hidrogen este formată din doi protoni și doi electroni.) Fotonul a scos un electron din moleculă, iar apoi pe celălalt.

Aceste interacțiuni au creat un model de undă numit model de interferență, pe care Dörner și colegii săi l-au putut măsura cu un instrument numit microscop de reacție COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy). Acest instrument este în esență 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 de-a lungul interacțiunii, conform livescience.com.

„Deoarece știam orientarea spațială a moleculei de hidrogen, am folosit interferența celor două unde electronice pentru a calcula cu precizie momentul în care fotonul a ajuns la primul și la al doilea atom de hidrogen”, a declarat Sven Grundmann, coautor al studiului la Universitatea Rostock din Germania.