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:

    Ученым удалось превратить стеклянную наночастицу в квантовый объект, находящийся одновременно в двух разных местах
    Не так давно исследователи из Венского университета и Швейцарского федерального технологического института при помощи света лазеров охладили стеклянную наночастицу до такого уровня, что она ...
    Ученые обнаружили летающие скирмионы
    Топологическая оптика и топологическая фотоника стали "горячими" областями науки с 1980-х годов после того, как были открыты сингулярности в магнитных полях. А относительно недавняя ...
    Найден новый метод, который позволит использовать ядра атомов в качестве кубитов квантовых систем
    Ядра атомов некоторых химических элементов уже давно являются кандидатами на их использование в качестве кубитов квантовых вычислительных и коммуникационных систем. Их основной квантовый параметр, ...
    Переход в новое квантовое состояние позволяет повысить проводимость некоторых материалов на миллиард процентов
    Ученые из Технологического института Джорджии (Georgia Tech) обнаружили новое квантовое состояние в одном из необычных материалов. Такое квантовое состояние и связанные с ним явления ...
    Созданы первые в мире оптические атомные часы на основе высокозаряженных ионов
    Высокозаряженные ионы являются достаточно распространенной формой материи в космосе, к примеру, они в больших количествах встречаются в недрах звезд и в поясах материи, окружающих ...
    You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

    Leave a Reply

    Яндекс.Метрика