Gli scienziati hanno misurato l’unità di tempo più breve di sempre: il tempo necessario a una particella di luce per attraversare una molecola di idrogeno.
Quel tempo, per la cronaca, è di 247 zeptosecondi. Uno zeptosecondo è un trilionesimo di miliardesimo di secondo, o un punto decimale seguito da 20 zeri e un 1. In precedenza, i ricercatori si erano immersi nel regno degli zeptosecondi; nel 2016, i ricercatori che riportavano sulla rivista Nature Physics utilizzavano i laser per misurare il tempo con incrementi fino a 850 zeptosecondi., Questa precisione è un enorme salto dal lavoro vincitore del premio Nobel 1999 che per primo ha misurato il tempo in femtosecondi, che sono milionesimi di miliardesimi di secondi.
Ci vogliono femtosecondi perché i legami chimici si rompano e si formino, ma ci vogliono zeptosecondi perché la luce viaggi attraverso una singola molecola di idrogeno (H2). Per misurare questo brevissimo viaggio, il fisico Reinhard Dörner dell’Università di Goethe in Germania e i suoi colleghi hanno sparato raggi X dal PETRA III al Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), un acceleratore di particelle di Amburgo.,
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I ricercatori hanno impostato l’energia dei raggi X in modo che un singolo fotone, o particella di luce, abbia eliminato i due elettroni dalla molecola di idrogeno. (Una molecola di idrogeno è costituita da due protoni e due elettroni.) Il fotone rimbalzò un elettrone dalla molecola, e poi l’altro, un po ‘ come un ciottolo che saltava sulla cima di uno stagno., Queste interazioni hanno creato un modello d’onda chiamato un modello di interferenza, che Dörner ei suoi colleghi potrebbero misurare con uno strumento chiamato un freddo bersaglio Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS) microscopio reazione. Questo strumento è essenzialmente un rivelatore di particelle molto sensibile in grado di registrare reazioni atomiche e molecolari estremamente veloci. Il microscopio COLTRIMS ha registrato sia il modello di interferenza che la posizione della molecola di idrogeno durante l’interazione.,
“Poiché conoscevamo l’orientamento spaziale della molecola di idrogeno, abbiamo usato l’interferenza delle due onde di elettroni per calcolare con precisione quando il fotone ha raggiunto il primo e quando ha raggiunto il secondo atomo di idrogeno”, ha detto Sven Grundmann, coautore dello studio presso l’Università di Rostock in Germania.
Quella volta? Duecentoquarantasette zeptosecondi, con un certo spazio di manovra a seconda della distanza tra gli atomi di idrogeno all’interno della molecola nel momento preciso in cui il fotone alato., La misura è essenzialmente catturare la velocità della luce all’interno della molecola.
“Abbiamo osservato per la prima volta che il guscio di elettroni in una molecola non reagisce alla luce ovunque allo stesso tempo”, ha detto Dörner nella dichiarazione. “Il ritardo si verifica perché le informazioni all’interno della molecola si diffondono solo alla velocità della luce.”
I risultati sono stati dettagliati ottobre. 16 sulla rivista Science.
Nota del redattore: Questa storia è stata aggiornata per correggere il valore di zeptosecond. È un punto decimale seguito da 20 zeri e un 1, non 21 zeri.,
Originariamente pubblicato su Live Science.
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