ZeptoseConds:新的世界纪录短时间测量,因为物理学家追踪光在分子中的传播

光子(来自左侧的黄色)产生从氢分子(红色:核)的电子云(灰色)中的电子波,其互相干扰(干涉图案:紫色)。干涉图案略微偏斜向右,允许计算从一个原子到下一个原子所需的光子所需的长度。

来自法兰克福,汉堡和柏林的物理学家跟踪光在分子中的传播。

在全球比赛中衡量较短的时间跨度,来自歌德大学法兰克福的物理学家现在已经采取了领先地位:与汉堡的加速器设施的同事一起以及柏林的弗里兹哈默 - 研究所,他们已经测量了一个谎言的过程第一次Zeptoseconds的领域:光在分子内的传播。ZoStOSecond是十亿十亿分之一的二十亿(10-21秒)。

1999年,埃及化学家艾哈迈德Zewail收到了诺贝尔奖,用于测量分子改变其形状的速度。他使用超级激光闪烁创建童工化学:化学键的形成和分析发生在飞秒的领域。FemtoSecond等于0.000000000000001秒,或10-15秒。

现在,歌德大学教授Reinharddörner的团队的原子物理学家首次研究了一个比富星的流程短的过程。它们测量了光子交叉氢分子需要多长时间:约247个ZOSOSECONDS用于分子的平均键长。这是迄今已成功衡量的最短时间。

科学家们对汉堡加速度中心的Syscuchrotron Lightource Petra III的X射线照射的氢分子(H2)进行了时间测量。研究人员设定了X射线的能量,使得一个光子足以从氢分子中喷射出来。

电子同时表现得像颗粒和波,因此第一电子产生的电子波首先在一方发射,然后在快速连续中在第二氢分子原子中发射,具有波浪合并。

光子表现出这里的扁平鹅卵石在水面上脱脂两次:当波浪槽符合波峰时,第一和第二水接触的波浪彼此抵消,导致是所谓的干涉图案。

科学家使用Coltrims反应显微镜测量了第一喷射电子的干涉图案,该装置是Dörner帮助发展的装置,并且使超快反应过程在原子和分子中可见。同时与干涉图案,Coltrims反应显微镜也允许确定氢分子的取向。研究人员在这里利用了第二电子也离开了氢分子的事实,从而检测到剩余的氢核。

“由于我们知道氢分子的空间取向,我们使用两个电子波的干扰精确地计算,当光子达到第一个和达到第二氢原子时,”博士学位论文是基础的博士学位科学中的科学文章。“这是最多247个Zostoseconds,具体取决于分子的分子与光的角度相距多远。”

ReinhardDörner教授补充说:“我们首次观察到分子中的电子壳不会在同时到处都是光反应。发生时间延迟,因为分子内的信息仅在光速下蔓延。通过这一发现,我们将Coltrims技术扩展到另一个应用程序。“

参考:“ZeptoSecond诞生时间延迟分子摄影”由Sven Grundmann,Daniel Trabert,Kilian Fehre,Nico Strenger,Andreas Pier,Leon Kaiser,Max Kircher,Miriam Weller,Sebastian Eckart,Lothar Ph。H. Schmidt,Florian Trinter,直到Jahnke,Markuss.Schöffler和Reinharddörner,2020年10月16日,Science.Doi:
10.1126 / science.abb9318

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