Измерены рекордно короткие промежутки времени

Германия

• Время

Специалисты из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (Ludwig-Maximilians Universitat Munchen, LMU Munich) и Института квантовой оптики Макса Планка (Max Planck Institute of Quantum Optics, MPQ) смогли зафиксировать временной интервал между моментом столкновения фотона с атомом гелия и вылетом выбитого из него электрона с точностью до одной зептосекунды - триллионной миллиардной доли секунды или десять в минус двадцать первой степени секунды. И это стало прецедентом.

При ударе фотона, частицы света, в атом гелия, его энергия может перераспределиться между двумя электронами гелия, а может полностью поглотиться одним из них. Но в любом случае результат процесса будет один - один из электронов покинет атом, превращая его в ион. Процесс выбивания электрона из атома фотоном называют фотоэлектрическим эффектом или фотоионизацией. Это явление давно известно в квантовой теории и оно подтверждает то положение, что энергия света передается отдельными порциями - квантами.

Чтобы измерить время фотоионизации требуется энергия порядка десятков мегаэлектронвольт, так как время, которое длится этот эффект, составляет от пяти до пятнадцати аттосекунд (десять в минус восемьнадцатой степени секунды). Здесь нужна специальная, особо чувствительная аппаратура. И она была создана объединенной группой ученых двух ведущих физических институтов Германии. Разработанная ими высокоскоростная камера оказалась быстрее ранее использовавшейся японской STAMP и могла фиксировать процессы длительностью около восемьсот пятидесяти зептосекунд.

Исследователи использовали аттосекундные импульса ультрафиолетового лазера, которые смешивали с импульсами инфракрасного лазера, продолжительностью в четыре фемтосекунды. Результирующее излучение попадало в атом. Факт вырывания электрона из атома фиксировал инфракрасный лазерный импульс. Специалисты провели серию экспериментов, меняя характеристики магнитного поля ультрафиолетового лазера, в результате чего вылетающие фотоэлектроны ускорялись или тормозились. Изменения их скорости позволили рассчитать время фотоионизации с точностью до зептосекунд. Таким образом, исследования ученых подтверждают распределение энергии фотона между электронами при фотоэффекте, что до сих пор являлось чисто теоретическим предположением.

Вера Максимова, 17.11.2016 17:40