Non provare nemmeno a catturare uno zeptosecondo usando un cronometro run-of-the-mill. Questa minuscola fetta di tempo è una frazione di secondo, così piccola che equivale a un solo numero uno seduto 21 posti dietro il punto decimale, un trilionesimo di miliardesimo di secondo, riporta Rebecca Boyle presso New Scientist . E i ricercatori del Max Plank Institute in Germania hanno finalmente misurato piccoli cambiamenti all'interno di un atomo su scala di zeptosecondi.
I ricercatori hanno realizzato questa impresa studiando il cosiddetto effetto fotoelettrico in azione. Albert Einstein descrisse questa delicata stranezza di luce nel 1905, vincendo in seguito il premio Nobel per la fisica per la sua spiegazione di questo concetto distintivo. L'effetto fotoelettrico mostra che la luce può agire sia come un'onda che come una particella. Quando un fotone, o una particella di luce, di una certa energia colpisce un elettrone, può liberare l'elettrone dal suo atomo. Il fotone espelle l'elettrone in un processo chiamato fotoemissione, la base dietro l'energia solare.
Ora i ricercatori hanno effettivamente catturato l'emissione di elettroni dagli atomi di elio, misurando la quantità minima di tempo necessaria per l'espulsione dell'elettrone dopo l'attacco del fotone. Per misurare l'evento, il fisico ha usato un'apparecchiatura chiamata Attosecond Streak Camera, che consiste in due laser di diversa illuminazione che emettono luce in raffiche estremamente brevi, scrive Stewart Wills presso Optics and Photonics News. I ricercatori hanno indirizzato la telecamera verso un getto di elio, un gas relativamente semplice, costituito da atomi che hanno solo due elettroni ciascuno.
Il primo laser era un raggio estremamente ultravioletto destinato ad eccitare l'elio abbastanza da abbandonare uno dei suoi elettroni, sparando in 100 impulsi di attosecondi (un attosecondo è solo 10-18 secondi). Il secondo laser era vicino all'infrarosso ed è stato usato per catturare gli elettroni in fuga in azione, sparando per quattro femtosecondi alla volta (un singolo femtosecondo è solo 10-15 secondi).
Quando l'atomo di elio ha espulso un elettrone, il laser a infrarossi ha rilevato l'emissione, consentendo ai ricercatori di calcolare la durata dell'evento fino a 850 zeptosecondi. L'esperimento ha mostrato che sono necessari tra 7 e 20 attosecondi per l'atomo di elio per espellere uno dei suoi elettroni, riporta Boyle. I risultati dello studio sono stati pubblicati questa settimana sulla rivista Nature Physics.
I risultati dell'esperimento forniscono ai ricercatori alcuni spunti su come funziona questo processo quantistico, scrive Boyle, e potrebbe un giorno essere utile nel calcolo quantistico e nella superconduttività.
“C'è sempre più di un elettrone. Interagiscono sempre. Si sentiranno sempre l'un l'altro, anche a grandi distanze ", dice il caposquadra Martin Schultze a Boyle. “Molte cose sono radicate nelle interazioni dei singoli elettroni, ma le gestiamo come una cosa collettiva. Se vuoi davvero sviluppare una comprensione microscopica degli atomi, al livello più elementare, devi capire come gli elettroni si confrontano. "
Schultze dice a Wills che il team sta usando l'elio, uno degli atomi più semplici, per convalidare i loro metodi e creare misurazioni su come interagiscono più elettroni e fotoni. Elaborare queste piccole linee temporali con atomi semplici è il primo passo verso la comprensione di più atomi con più elettroni.
