Treffen Sie die Zeptosekunde, die kürzeste Zeiteinheit, die jemals gemessen wurde

Wissenschaftler haben die kürzeste Zeiteinheit aller Zeiten gemessen: die Zeit, die ein Lichtteilchen benötigt, um ein Wasserstoffmolekül zu überqueren.

Diese Zeit beträgt für den Datensatz 247 Zeptosekunden. Eine Zeptosekunde ist ein Billionstel einer Milliardstel Sekunde oder ein Dezimalpunkt, gefolgt von 20 Nullen und einer 1. Zuvor waren Forscher in den Bereich der Zeptosekunden eingetaucht; Im Jahr 2016 verwendeten Forscher, die in der Fachzeitschrift Nature Physics berichteten, Laser, um die Zeit in Schritten von bis zu 850 Zeptosekunden zu messen., Diese Genauigkeit ist ein großer Sprung von der 1999 mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Arbeit, in der die Zeit erstmals in Femtosekunden gemessen wurde, was Millionstel Milliardstel Sekunden sind.

Es dauert Femtosekunden, bis chemische Bindungen brechen und sich bilden, aber es dauert Zeptosekunden, bis Licht über ein einzelnes Wasserstoffmolekül (H2) wandert. Um diese sehr kurze Reise zu messen, schossen der Physiker Reinhard Dörner von der Goethe-Universität in Deutschland und seine Kollegen Röntgenstrahlen aus dem PETRA III am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY), einem Teilchenbeschleuniger in Hamburg.,

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Die Forscher die Energie der X-Strahlen, so, dass ein einzelnes photon oder Lichtteilchen, klopften die beiden Elektronen aus dem Wasserstoff-Molekül. (Ein Wasserstoffmolekül besteht aus zwei Protonen und zwei Elektronen.) Das Photon prallte ein Elektron aus dem Molekül und dann das andere, ein bisschen wie ein Kieselstein, der über die Spitze eines Teiches sprang., Diese Wechselwirkungen erzeugten ein Wellenmuster namens Interferenzmuster, das Dörner und seine Kollegen mit einem Werkzeug messen konnten, das als COLTRIMS-Reaktionsmikroskop (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) bezeichnet wird. Dieses Werkzeug ist im Wesentlichen ein sehr empfindlicher Teilchendetektor, der extrem schnelle atomare und molekulare Reaktionen aufzeichnen kann. Das COLTRIMS-Mikroskop zeichnete sowohl das Interferenzmuster als auch die Position des Wasserstoffmoleküls während der gesamten Wechselwirkung auf.,

„Da wir die räumliche Orientierung des Wasserstoffmoleküls kannten, verwendeten wir die Interferenz der beiden Elektronenwellen, um genau zu berechnen, wann das Photon das erste und wann das zweite Wasserstoffatom erreichte“, sagte Sven Grundmann, Studienkoautor an der Universität Rostock in Deutschland.

Damals? Zweihundertsiebenundvierzig Zeptosekunden, mit etwas Spielraum, abhängig von der Entfernung zwischen den Wasserstoffatomen innerhalb des Moleküls genau in dem Moment, in dem das Photon vorbeiflog., Die Messung erfasst im Wesentlichen die Lichtgeschwindigkeit innerhalb des Moleküls.

„Wir haben zum ersten Mal beobachtet, dass die Elektronenhülle in einem Molekül nicht überall gleichzeitig auf Licht reagiert“, sagte Dörner in der Erklärung. „Die Zeitverzögerung tritt auf, weil sich Informationen innerhalb des Moleküls nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.“

Die Ergebnisse waren detailliert Oktober. 16 in der Zeitschrift Science.

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde aktualisiert, um den Wert der Zeptosekunde zu korrigieren. Es ist ein Dezimalpunkt gefolgt von 20 Nullen und einer 1, nicht 21 Nullen.,

Ursprünglich auf Live Science veröffentlicht.