Физики измерили длительность процессов с точностью до 10⁻²¹ секунд

Группа ученых из Германии, Австрии и Испании смогла проследить процессы, происходящие в атоме на протяжении зептосекунд, то есть 10⁻²¹ секунд. Это мельчайшая единица времени, на уровне которой удалось заметить изменения. Результаты работы ученые опубликовали в журнале Nature Physics.

Ученые наблюдали за тем, как электрон покидает поле своего атома. Этого можно достичь, направив на атом луч света. Энергия фотона передается одному или нескольким электронам, в результате чего они могут разорвать связи с ядром атома.

В проводимых ранее исследованиях ученые могли наблюдать лишь за последствиями данного явления, и лишь теперь физики смогли наблюдать сам процесс отделения электрона.

В ходе серии экспериментов группа ученых направляла очень короткий импульс в ультрафиолетовом спектре на атомы гелия. Также физики использовали короткий лазерный импульс, близкий к инфракрасной части спектра, чтобы зарегистрировать освободившийся электрон сразу после того, как он покинул атом.

«Используя эту информацию, мы могли измерить время, которое затрачивает электрон на смену квантового состояния со связанного, в составе атома, на свободное», — рассказал Маркус Оссиандер из Института Макса Планка. В зависимости от связей между электроном и ядром, а также другими электронами, освобождение занимало от 7 до 20 аттосекунд (10⁻¹⁸с). Проведя множество экспериментов и используя статистические методы, ученые смогли измерить длительность процессов с точностью до 850 зептосекунд.

Результаты работы ученых могут быть полезны для исследований квантового поведения атомов, что поможет понять механизмы, стоящие за сверхпроводимостью и квантовыми вычислениями.