Атомски физичари са Универзитета Гете у Франкфурту, у тиму професора Рајнхарда Дорнера, први пут су проучавали процес који је краћи од фемтосекунде. Измерили су колико је потребно фотону да пређе молекул водоника: око 247 зептосекунди за просечну дужину везе молекула.
Године 1999. египатски хемичар Ахмед Зеваил добио је Нобелову награду за мерење брзине којом молекули мењају свој облик. Основао је фемтохемију користећи ултракратке ласерске блескове: стварање и распадање хемијских веза дешава се у царству фемтосекунди, која износи 0,000000000000001 секунди или 10-15 секунди. Сада су атомски физичари са Универзитета Гете у Франкфурту, у тиму професора Рајнхарда Дорнера, први пут проучавали процес који је краћи од фемтосекунде. Измерили су колико је потребно фотону да пређе молекул водоника: око 247 зептосекунди (зептосекунда једнако 10-21) за просечну дужину везе молекула. Ово је најкраћи временски распон који је до данас успешно измерен.
Мерење времена обављено је на молекулу водоника (H2) који су озрачили рендгенским зрацима из синхротронског извора светлости PETRA III у хамбуршком акцелераторском центру DESY. Eнергију икс-зрака тако су одредили да је један фотон био довољан да избаци оба електрона из молекула водоника. Електрони се, иначе, понашају и попут честица и попут таласа истовремено, па је избацивање првог електрона резултирало електронским таласима одаслатим прво у једном, а затим у другом атому молекула водоника у изузетно брзом низу, након чега су се таласи спојили. Фотон се понашао слично пљоснатом каменчићу који два пута одскочи у води стварајући својеврсни образац интерференције јер су се таласи међусобно поништавали.
Истраживачи су измерили образац интерференције првог избаченог електрона користећи реакциони микроскоп COLTRIMS, у чијем осмишљавању је учествовао Рајнхард Дорнер, који обезбеђује да се ултрабрзи процеси у атомима и молекулима виде. Уједно овај уређај омогућује одређивање оријентације молекула водоника. Овде су истраживачи искористили чињеницу да је и други електрон напустио молекул водоника, тако да се језгро водоника распало и то је опажено.
„Пошто смо знали просторну оријентацију молекула водоника, користили смо интерференцију два електронска таласа да бисмо прецизно израчунали када је фотон стигао до првог, а када до другог атома водоника”, објашњава Свен Грундман чија је докторска дисертација основа за научни чланак у Science-у. А то изнси највише 247 зептосекунди, у зависности од тога колико су два атома била удаљена од молекула у перспективи светлости.
Професор Рајнхард Дорнер додаје: „Први пут смо приметили да електронска љуска у молекулу не реагује свуда истовремено на светлост. Временско кашњење настаје јер се информације у молекулу шире само брзином светлости. Овим налазом проширили смо нашу технологију COLTRIMS на другу апликацију.”
Опис илустрације: Фотон (жути, долази слева) производи електронске таласе из електронског облака (сиво) молекула водоника (црвено: језгро), који се међусобно ометају (образац сметњи: љубичасто-бела). Образац сметњи је благо искошен удесно, што омогућава израчунавање колико је дуго фотону потребно да пређе са једног атома на други.
(Извор Гете институт)
