A hidrogénen át és tovább!

A zeptoszekundum a másodperc egymilliárdod részének egy billiomod része (1mp x 10 ^-21), vagyis a tizedesvessző után 20 nulla és egy darab egyes áll. A mérés során azt vizsgálták, hogy mennyi időre van szüksége egy fotonnak, hogy áthaladjon egy hidrogénmolekulán.

Nos, ez nem vesz több időt igénybe, mint  247 zeptoszekundumot. A mérés elvégzéséhez röntgenfényt használtak - tette közzé a frankfurti Goethe Egyetem.

Az eddigi rekorder mérés 2016-ban a Nature Physics folyóiratban megjelent tanulmányban található, akkor a kutatók lézerekkel mértek meg egy 850 zeptoszekundumos lépésekből álló folyamatot. Ez a pontosság már akkor is óriási ugrás volt az 1999-es Nobel-díjat érő munkához képest, amely először mérte meg femtoszekundumos ugrásokban az időt (ez a másodperc milliárdod részének milliomod része). 

Petra III röntgenszeme

A femtoszekundumos időtartományba a kémiai kötések felbomlása és kialakulása tartozik, de ahogy már kiderült a fény útvonalait inkább zeptoszekundumokban mérjük. A friss mérés elvégzéséhez Reinhard Dörner, a németországi Goethe Egyetem fizikusa és munkatársai röntgensugarakat bocsátottak ki a PETRA III hamburgi Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) részecskegyorsító segítségével.

A röntgensugarak energiáját úgy állították be, hogy egyetlen foton kiüssön két elektront a hidrogénmolekulából. (A hidrogénmolekula két protonból és két elektronból áll.) A foton ki is ütötte az egyik elektront a molekulából, majd a másikat is, kicsit oly módon, mint egy kavics, amely kacsázik egy tó felszínén.

Ezek az interakciók interferencia mintázatnak nevezett hullámmintát hoztak létre, melyet Dörner és kollégái a Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS) reakciómikroszkóp eszközzel mértek meg. Az eszköz lényegében egy nagyon érzékeny részecske-detektor, amely képes rögzíteni a rendkívül gyors atom- és molekuláris reakciókat is. A COLTRIMS mikroszkóp mind az interferencia mintázatát, mind a hidrogén molekula helyzetét rögzítette az interakció során. 

A fénysebesség határa

"Mivel ismertük a hidrogénmolekula térbeli orientációját, a  két elektronhullám interferenciáját használtuk annak pontos kiszámításához, hogy a foton mikor érte el az első, és mikor érte el a második hidrogénatomot" - mondta el Sven Grundmann, a Rostocki Egyetem közleményükben.

"Először figyelhettük meg, hogy a molekula elektronhéja nem mindenhol egyszerre reagál a fényre” - mondta Dörner. "Az időkésés azért következik be, mert a molekulán belül az információ csak fénysebességgel terjedhet." Az eredményeket október 16-án tették közzé a Science folyóiratban. 

(Kép: Unsplash)

Ez is érdekelhet:

A kvantum világban a teleportálás is lehetséges akár fotonok nélkül

Kvantumhálózatok és az idő olvadó kristályai

Fizikusok kiszámították az idő lehetséges kvantálásának felső határát

A világ legkisebb motorja kvantum alagutakban száguld, ahol az is kérdés, merre folyik az idő