Физики впервые наблюдали мельчайший отрезок времени

Физики Института квантовой оптики Макса Планка в Германии проследили изменения в атоме на уровне зептосекунд. Это 10 в минус 21 степени секунд – самый маленький фрагмент времени из когда-либо наблюдаемых. На новом уровне детализации ученые впервые смогли оценить весь процесс побега электрона из атома в момент фотоэлектрического эффекта.

Явление фотоэффекта было обнаружено Альбертом Эйнштейном в 1905 году. Оно происходит, когда фотоны (частицы света) ударяются об электроны на орбите атома. Согласно квантовой механике, энергия этих фотонов либо целиком поглощается одним электроном, либо делится между несколькими из них. Но до сих пор никто не смог изучить этот процесс достаточно подробно, поскольку все происходит очень быстро – от 5 до 15 аттосекунд (10 в минус 18 степени секунд).

Теперь у исследователей получилось замедлить время до зептосекунды с помощью целого ряда лазеров, пущенных в атом гелия.

«Используя эту информацию, мы можем измерить время, которое требуется электрону, чтобы изменить свое квантовое состояние с очень стесненного и скованного на свободное», – поясняют физики.

В ходе эксперимента они выяснили, что иногда в процессе фотоэлектрического эффекта энергия делится поровну между двумя электронами, в другой раз – неравномерно. Бывает и так, что один электрон забирает всю энергию.

По словам исследователей, дальнейшее детальное изучение мельчайших частиц позволит улучшить будущие технологии, в которых используют сверхпроводимость и квантовые вычисления.