Разработана технология измерения времени с точностью до зептосекунд, триллионных от миллиардной доли секунды

Измерение времени

Насколько быстро перемещаются электроны между атомами в пределах одной молекулы? В большинстве случаев им требуется для этого всего несколько аттосекунд (10^-18 секунды или миллионной от миллиардной доли секунды). Отслеживание таких быстрых процессов является сложнейшей задачей, и недавно группа ученых из Австралии разработала новую интерференционную технологию, способную к обеспечить измерение временных задержек с зептосекундной (10^-21 секунды или триллионная от миллиардной доли секунды) разрешающей способностью.

В качестве проверки эта технология была использована для измерения задержки между двумя импульсами света, излученными различными изотопами водорода — нормальным водородом (H2) и дейтерием (D2), на которые оказывалось одновременное воздействие одного импульса лазерного света. Величина измеренной задержки составила менее трех аттосекунд, а причиной ее появления является разница динамики движения более легких и более тяжелых ядер атомов изотопов водорода.

Свет излучался атомами водорода за счет процесса, называемого генерацией высших гармоник (high harmonic generation, HHG). Этот процесс происходит, когда электрон выбивается из атома мощным потоком света, который, к тому же, ускоряет электрон до более высокой энергии (скорости). Когда электрон вновь возвращается в «лоно» атома, излучается квант жесткого ультрафиолетового света (extreme ultraviolet, XUV). Частот, интенсивность и фаза вторичного излучения сильно зависят от параметров волновых функций, поэтому все атомы и молекулы испускают жесткий ультрафиолет со своими уникальными параметрами.

Структура эксперимента

Если спектральная интенсивность вторичного излучения измеряется достаточно просто, то измерение его фазы является гораздо более сложной проблемой, которая не по силам традиционным спектрометрам.

Для решения этой проблемы ученые использовали в своих интересах явление под названием фазы Гуи (Gouy phase). Измерение сдвига фазы Гуи квантов света от водорода и дейтерия эквивалентно в данном случае измерению временной задержки, и проведенные эксперименты показали, что это значение достаточно стабильно и равно чуть менее 3 аттосекунд.

Работа австралийских ученых была проверена на «научную чистоту» группой теоретических физиков из Шанхайского университета. Китайские ученые промоделировали все возможные варианты генерации HHG-излучения двух изотопов водорода, принимая во внимание все возможные комбинации движения ядер и электронов.

Полученные результаты моделирования очень хорошо совпадают в экспериментальными данными, и это говорит о том, что в будущем такая технология может быть использована для исследований и измерений сверхбыстрых процессов в атомах и молекулах с беспрецедентной временной разрешающей способностью.

Ключевые слова:
Время, Измерение, Задержка, Разрешающая, Способность, Фаза, Спектрометр

Первоисточник

Другие новости по теме:

  • Немецким ученым удалось измерить самый короткий существующий в природе временной интервал.
  • Ученым удалось измерить время явления с точностью до одной зептосекунды
  • Самые короткие импульсы лазерного света позволят получить снимки электронов, вращающихся вокруг ядра атома.
  • Ученые научились контролировать сверхбыстрое движение электронов при помощи лазерных импульсов
  • Ученым впервые удалось увидеть в режиме реального времени процесс рекомбинации электронного облака молекулы
  • Share Button

    Материалы по теме:

    Получен самый чистый в мире образец полупроводникового материала, который позволяет пролить свет на некоторые загадки в поведении электронов
    Исследователи из Принстонского университета получили самый чистый на сегодняшний день образец одного из полупроводниковых материалов, арсенида галлия, материала, лежащего в основе таких технологий, как ...
    Ученым впервые удалось изучить напрямую свойства одного из наиболее таинственных элементов — Эйнштейния
    На нижнем краю периодической системы химических элементов скрываются самые большие атомы-гиганты, очень нестабильные, редко существующие в природе и, поэтому, очень и очень трудно поддающиеся ...
    Самая быстрая в мире ультрафиолетовая камера способна снимать полет фотона в режиме реального времени
    Фотоны, крошечные частицы света, двигаются со столь большой скоростью, что для съемки их полета требуется очень сложное устройство, в котором объединяется сразу множество самых ...
    Физикам, наконец, удалось «поймать за руку» оддерон, неуловимую частицу, существование которой было предсказано более 50 лет назад
    Ученые-физики, работающие на Большом Адроном Коллайдере, отмечают событие, связанное с долгожданным открытием оддерона (odderon), странной неуловимой частицы, которая появляется на очень короткое время при ...
    Физики выдвинули предположение, что за исчезновение антиматерии во Вселенной несет ответственность так называемая «тройка Хиггса»
    Уже достаточно долгое время ученые пытаются найти объяснение тому, почему в доступной для наблюдений части Вселенной находится больше обычной материи, чем антиматерии, ведь во ...
    You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

    Leave a Reply

    Яндекс.Метрика