Digital Tهينك Tank (DTT)

Zeptoseconds. قام العلماء بقياس أقصر فترة زمنية في التاريخ

قام فريق من العلماء الألمان بقياس مرور الفوتونات عبر جزيء الهيدروجين. هذا هو أقصر قياس لفترة زمنية حتى الآن ويتم التعبير عنه في zeptoseconds أو تريليونات الثواني. قام الفيزيائيون في جامعة Johann Wolfgang Goethe في فرانكفورت بقياس كيفية التعاون مع علماء من معهد Fritz Haber في برلين و DESY في هامبورغ لفترة طويلة يتطلب الأمر فوتونًا لاجتياز جسيم الهيدروجين. والنتيجة التي حصلوا عليها هي 247 زيبتوثانية لمتوسط ​​طول الرابطة للجسيم. هذا هو أقصر فترة زمنية تم قياسها حتى الآن.

النتائج منشورة في المجلة "علوم"بالتفصيل. (https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abb9318)

مصدر الصورة: "https://aktuelles.uni-frankfurt.de/englisch/physics-zeptoseconds-new-world-record-in-short-time-measurement/"

دي تسايت

في عمله الحائز على جائزة نوبل عام 1999 ، قام الكيميائي المصري أحمد زويل بقياس معدل تغير الجسيمات في الشكل. باستخدام ومضات الليزر فائقة القصر ، اكتشف أن تكوين وكسر الروابط الكيميائية يحدث في نطاق الفيمتوثانية. فيمتوثانية يساوي واحدًا من المليار من الثانية (0,0000000000000000001 ثانية ، 10E-15 ثانية).

لكن علماء الفيزياء الألمان حققوا في عملية أقصر بكثير من الفيمتوثانية. قاموا بقياس المدة التي يستغرقها الفوتون لاختراق جزيء الهيدروجين. أظهرت القياسات أن رحلة الفوتون تستغرق 247 زيبتو ثانية لمتوسط ​​طول ارتباط الجسيمات ، وواحد زيبتو ثانية يساوي تريليون جزء من الثانية (0,00000000000000000000001 ثانية ، 10E-21).

تم إجراء التسجيل الأول لظاهرة قصيرة المدة في عام 2016. في ذلك الوقت ، استولى العلماء على الإلكترون المنطلق من روابط ذرة الهليوم الأصلية. قدروا أن هذه الحلقة استمرت 850 زيبتوثانية. ظهرت نتائج هذه القياسات في مجلة "Nature Physics".

Zeptoseconds



من أجل قياس هذه الرحلة القصيرة للغاية للفوتون عبر جزيء الهيدروجين (H2) ، قام الفيزيائي راينهارد دورنر من جامعة يوهان فولفجانج جوته وزملاؤه بتسجيل الأشعة السينية في معجل PETRA III في DESY (German Electron Synchrotron) في هامبورغ. قام العلماء بتعديل طاقة الأشعة السينية بحيث قام فوتون واحد بإخراج كلا الإلكترونين من جسيم الهيدروجين. تم إخراج الأول وتطورت موجة ، انضمت إليها موجة من الإلكترون الثاني بعد وقت قصير للغاية. تصرف الفوتون مثل حصاة مسطحة ترتد عن سطح الماء ، وفي هذه الحالة ، ترتد مرتين على الأمواج.

قام العلماء بقياس نمط التداخل لأول إلكترون مقذوف باستخدام أداة COLTRIMS (مطياف الزخم الأيوني البارد الهدف) ، وهي كاميرا تعرض عمليات فائقة السرعة في الذرات والجسيمات. في نفس وقت ظهور صورة التداخل ، كان جهاز COLTRIMS قادرًا على تحديد موضع جزيء الهيدروجين أثناء التفاعل.

- كما عرفنا التوجه المكاني لجزيء الهيدروجين ، استخدمنا تداخل موجتين إلكترونيتين لحساب بالضبط متى وصل الفوتون إلى ذرة الهيدروجين الأولى والثانية "، كما يقول سفين جروندمان من جامعة روستوك بألمانيا ، مؤلف مشارك من الدراسة.
استغرق الفوتون 247 زيبتوثانية للمرور بين الذرات. - لأول مرة لاحظنا أن الإلكترونات في الجزيء لا تتفاعل دائمًا مع الضوء في نفس الوقت. يحدث التأخير لأن المعلومات الموجودة في الجزيء تنتشر بسرعة الضوء فقط "، يوضح دورنر.