فیزیکدانان اخیرا موفق به اندازه گیری یکی از کوتاه ترین فرآیندهای زمانی جهان شده اند و طی آن محاسبه کردند که چه مدت طول می کشد تا یک فوتون از یک مولکول هیدروژن عبور کند.
به گزارش نیوزتل به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، در سال ۱۹۹۹، “احمد زوئیل” شیمیدان مصری به سبب اندازه گیری سرعت تغییر شکل مولکولها موفق به دریافت جایزه نوبل شد و “فمتوشیمی”(femtochemistry) را پایه گذاری کرد. اندازه گیری های وی در مقیاس فمتوثانیه انجام شد. یک فمتوثانیه برابر با ۰.۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱ ثانیه یا ۱۰ به توان منفی ۱۵ ثانیه است.
اکنون تقریباً دو دهه بعد از این اتفاق، فیزیکدانان اتمی دانشگاه “گوته” به سرپرستی پروفسور “رینهارد دورنر” برای نخستین بار فرآیندی را محاسبه کرده اند که کوتاه تر از فمتوثانیه است و آن، اندازه گیری مدت زمان عبور یک فوتون از یک مولکول هیدروژن است.
این کوتاه ترین مدت زمانی است که تا حالا در یک پروسه اندازه گیری شده است و حدوداً ۲۴۷ زپتوثانیه(zeptosecond) معادل ۱۰ به توان منفی ۲۱ ثانیه است.
دانشمندان برای دستیابی به این هدف، با یک لیزر اشعه ایکس از منبع لیزر اشعه ایکس “PETRA III” در تأسیسات شتاب دهنده هامبورگ موسوم به “DESY”، اشعه ایکس را به یک مولکول هیدروژن تاباندند. آنها آنرا طوری تنظیم کردند که یک فوتون برای بیرون انداختن هر دو الکترون مولکول هیدروژن کافی باشد.
دانشمندان سپس الگوی تداخل نخستین الکترون خارج شده را با بهره گیری از میکروسکوپ واکنشی “COLTRIMS” محاسبه کردند. این دستگاه تا حدی توسط دانشگاه “دورنر” ساخته شده است و موجب می شود فرآیندهای واکنشی فوق العاده سریع در اتمها و مولکولها قابل مشاهده باشند.
“اسون گراندمن” از پژوهشگران این مطالعه توضیح داد: از آنجائیکه از جهت فضایی مولکول هیدروژن اطلاع داشتیم، از تداخل دو موج الکترون برای محاسبه دقیق زمان رسیدن فوتون به نخستین و زمان رسیدن به دومین اتم هیدروژن استفاده کردیم و دریافتیم که این پروسه بسته به فاصله دو اتم در مولکول از نظر نوری تا ۲۴۷ زپتوثانیه طول می کشد.
وی ادامه داد: ما برای نخستین بار مشاهده کردیم که پوسته الکترونی در یک مولکول بطور همزمان در همه جا به نور واکنش نشان نمی دهد و تاخیر زمانی رخ می دهد، برای اینکه اطلاعات درون مولکول فقط با سرعت نور توسعه می یابد.
این مطالعه در مجله Science انتشار یافته است.