Zeptosekund: lühim ajaühik, millest teadusel on õnnestunud aimu saada

 (15)
Zeptosekund: lühim ajaühik, millest teadusel on õnnestunud aimu saada
Illustratiivse tähendusega pilt (Foto: Pixabay / Comfreak)

Teadlastel õnnestus mõõta seni lühimat ajavahemikku — aega, mis valguseosakesel kulub vesinikumolekuli läbimiseks.

See aeg on 247 zeptosekundit. Üks zeptosekund on triljondik miljardikku ehk 0,000 000 000 000 000 000 001 sekundit (20 nulli ja 1 pärast koma).

Keemiliste sidemete lagunemine ja tekkimine võtab aega femtosekundeid (sekundimiljardike miljondikke), valgusel aga võtab üheainsa vesinikumolekuli läbimõõdu pikkuse vahemaa läbimine aega loetud zeptosekundid.

Selle äärmiselt lühikese vahemaa mõõtmiseks kasutasid Saksamaa Goethe ülikooli füüsik Reinhard Dörner ja tema meeskond röntgenkiiri Saksamaa elektronsünkrotoni DESY (sks Deutsches Elektronen-Synchrotron) juures töötavas osakestekiirendis PETRA III.

Uurijad seadistasid röntgenkiirte energiataseme selliseks, et üks footon ehk valgusosake lõi (kahest prootonist ja kahest elektronist koosnevast) vesinikumolekulist välja kaks elektroni. Footon põrgatas kõigepealt molekulist välja ühe ja siis teise elektroni, umbes nagu üle tiigi pinna hüplev lutsukivi.

Need vastastikmõjud tekitasid lainemustri, mida nimetatakse interferentsimustriks ja mida Dörneri töörühm sai mõõta spetsiaalse reaktsioonimikroskoobiga COLTRIMS (ingl Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) – sisuliselt väga tundliku osakestedetektoriga, mis suudab salvestada äärmiselt kiireid aatomeid ja molekulaarseid reaktsioone.

Seotud lood:

Mikroskoop COLTRIMS salvestas kogu vastastikmõju avaldumise vältel nii interferentsimustri kui ka vesinikumolekuli asukoha.

„Vaatlesime esmakordselt, kuidas molekuli elektronkiht ei reageeri valgusele igas punktis samamoodi ja samal ajal,“ märkis Dörner. „Ajaviivitus ilmneb sellepärast, et informatsioon levib molekuli sees valguse kiirusel.“

Katse tulemusi kirjeldati hiljuti teadusajakirjas Science ilmunud uurimuses.