Sekundy są dla pozerów, a milisekundy dla przeciętnych… przynajmniej w fizyce, w której czas „to pojęcie względne”, a jego miary mogą czasem przyprawić o zawrót głowy. Jak tu bowiem ogarnąć i zmierzyć te attosekundy krótkich impulsów laserowych? Na to pytanie odpowiadają naukowcy, a dokładniej ich międzynarodowy zespół, który określił sposób pomiaru ruchu elektronów w tak krótkim czasie, prawdopodobnie umożliwiając ulepszenie fotosensorów i fotowoltaiki.
Czytaj też: Pojawiły się nowe informacje dotyczące promieni kosmicznych
Jonizowanie atomu oznacza dodawanie lub usuwanie atomu. Kiedy elektron opuszcza atom, oscyluje w górę i w dół, jak fala w bardzo krótkim czasie. Pomiar tej niezwykle drobnej oscylacji jest wyzwaniem, ale już nie dla zespołu z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu i CREOL na Florydzie. Jak wspomina jeden z naukowców, Stefan Donsa:
Każda fala składa się z grzbietów fal i dolin fal – a faza fali mówi nam, w których punktach czasu i przestrzeni się znajdują. Jeśli dwie fale kwantowe zachodzą na siebie w taki sposób, że każdy szczyt jednej fali napotyka szczyt drugiej fali, wówczas sumują się. Ale jeśli przesuniesz jedną z fal, tak aby grzbiet jednej fali został nałożony na dolną krawędź fali drugiej fali, mogą one również zostać anulowane.
Aby zmierzyć czas oscylacji elektronów bez przesunięcia fazowego, naukowcy musieli stworzyć coś równoważnego metronomowi kwantowemu. O tym wspomina Iva Brezinova z uniwersytetu wiedeńskiego:
W symulacjach komputerowych badaliśmy atomy helu, które są jonizowane przez impulsy laserowe przy różnych energiach. Atom helu może pochłaniać foton z impulsu laserowego i emitować elektron. Ten elektron ma następnie określoną fazę, która jest niezwykle trudna do zmierzenia.
Zazwyczaj podczas jonizacji atom może otrzymać tylko jeden foton. Ale jonizacja wielofotonowa jest możliwa we właściwych okolicznościach. Gdy atom absorbuje dwa fotony, elektron, który wystrzeliwuje, ma bardzo specyficzną energię kinetyczną, która jest wyższa niż zwykle. Poprzez pomiar tej energii kinetycznej zespół może śledzić elektron podczas oscylacji.
Tutaj właśnie weszli naukowcy, którzy opracowali metodę bezpośredniego pomiaru fazy elektronu opuszczającego atom, co może pozwolić na ogromny przełom w tych segmentach fizyki, w których czas gra kluczową rolę.
Czytaj też: Naukowcy badają różnice w temperaturach występujących na Słońcu
Źródło: Popular Mechanics
