Физики зарегистрировали самый короткий временной интервал из всех встречающихся в природе. Ученые смогли определить время вылета электрона из атома при поглощении фотонов. Статья исследователей опубликована в журнале Science и даже вынесена на его обложку. Коротко работа описана в пресс-релизе института квантовой оптики имени Макса Планка.
Узнайте больше в полной версии ➞При поглощении фотонов атом приобретает "лишнюю" энергию, которой при определенных условиях может быть достаточно для того, чтобы "выбить" из атома один или несколько электронов. Это явление носит название фотоэффекта, и именно оно принесло Нобелевскую премию Альберту Эйнштейну. До сих пор считалось, что поглощение фотона и вылет электрона происходят одновременно, но авторы новой работы решили проверить, так ли это.
Исследователи выбивали электроны из атомов неона, облучая молекулы этого газа ультрафиолетовым излучением и излучением, близким к инфракрасному. Ультрафиолетовый импульс длился менее 200 аттосекунд (аттосекунда - это 10-18 секунды), а инфракрасный - менее четырех фемтосекунд (фемтосекунда соответствует 10-15 секунды). Такое двойное облучение позволяло выбить из атомов неона как наружные электроны с так называемой 2p-орбитали, так и электроны с лежащей глубже 2s-орбитали (это происходило под воздействием ультрафиолета) и одновременно определить, когда именно они вылетели.
Ученые определили, что электроны покидают атом не сразу после поглощения им фотонов, а спустя 20 аттосекунд. Теоретические модели, созданные физиками из той же группы, предсказывали, что временная задержка не должна составлять более 5 аттосекунд. Авторы полагают, что расхождение между теорией и практикой связано со взаимодействием электронов друг с другом - в атоме неона их десять, и на сегодняшнем этапе развития компьютерных технологий все взаимодействия между ними просчитать невозможно.
Результаты новой работы имеют значение как для фундаментальной науки, так и для прикладных применений. Процессы поглощения фотонов и вылета электронов постоянно происходят в живых системах, кроме того, умение определять столь крошечные временные интервалы важно для разработки микропроцессоров.