Технология измерения времени с точностью до зептосекунд

02.01.2023

Насколько быстро двигаются электроны между атомами в пределах одной молекулы? Чаще всего им требуется всего несколько аттосекунд (10^-18 секунды или миллионной от миллиардной доли секунды). Отслеживание таких быстрых процессов является сложной задачей, и недавно группа ученых из Австралии разработала новую интерференционную технологию, способную обеспечить измерение временных задержек с зептосекундным (10^-21 секунды или триллионной от миллиардной доли секунды) разрешением.

В качестве проверки эта технология была использована для измерения задержки между двумя импульсами света, излучаемыми разными изотопами водорода - нормальным водородом (H2) и дейтерием (D2), на которые оказывалось одновременное воздействие одного импульса лазерного света. Величина измеренной задержки составляла менее трех аттосекунд, а причиной ее является разница динамики движения более легких и тяжелых ядер атомов изотопов водорода.

Свет излучался атомами водорода за счет процесса, называемого генерацией высших гармоник (high harmonic generation, HHG). Этот процесс происходит, когда электрон выбивается из атома мощным потоком света, который к тому же ускоряет электрон к более высокой энергии (скорости). Когда электрон снова возвращается в "лоно" атома, излучается квант жесткого ультрафиолетового света (extreme ultraviolet, XUV). Частота, интенсивность и фаза вторичного излучения сильно зависят от параметров волновых функций, поэтому все атомы и молекулы испускают жесткий ультрафиолет со своими уникальными параметрами.

Если спектральная интенсивность вторичного излучения измеряется достаточно просто, то измерение его фазы является гораздо более сложной проблемой, которая не под силу традиционным спектрометрам.

Для решения этой проблемы ученые использовали в своих интересах явление под названием фазы Гуи (Gouy phase). Измерение смещения фазы Гуи квантов света от водорода и дейтерия эквивалентно в этом случае измерению временной задержки, и проведенные эксперименты показали, что это значение достаточно стабильное и чуть менее 3 аттосекунд. Работа австралийских ученых была проверена на "научную чистоту" группой теоретических физиков из Шанхайского университета. Китайские ученые промоделировали все возможные варианты генерации HHG-излучения двух изотопов водорода, учитывая все возможные комбинации движения ядер и электронов.

Полученные результаты моделирования очень хорошо совпадают в экспериментальных данных, и это говорит о том, что в будущем такая технология может использоваться для исследований и измерений сверхбыстрых процессов в атомах и молекулах с беспрецедентным временным разрешением.

<< Назад: Обнаружены бактерии, питающиеся вирусами 03.01.2023

>> Вперед: Водородный пассажирский поезд 02.01.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Тюлени тоже болеют гриппом 12.08.2000 Эпидемиологи давно знают, что вирус гриппа типа А виновник всех крупных пандемий гриппа, встречается не только у человека, но и у многих других млекопитающих, а также у птиц, например уток. Другой вирус, тип В, до сих пор обнаруживался только у людей. Вирусолог Альберт Остерхаус, работающий в Амстердамском университете (Голландия), недавно нашел вирус гриппа типа B у тюленей из Северного моря. Точнее, вирус найден у одного тюленя, а у другого - только антитела к нему, но это свидетельствует, что организм морского зверя уже встречался с этой болезнью. Штамм найденного вируса почти идентичен тому, который вызывал среди людей эпидемию в 1995 году. Похоже, что именно тогда вирус был занесен и к тюленям, так как в пробах крови тюленей Северного моря, собранных до 1995 года и хранящихся в специальном морозильнике, вируса нет, а из 391 пробы, взятых позже, вирус найден в восьми. Пробы крови регулярно берут у тюленей, чтобы следить за загрязнением моря и иметь материал для сравнений на протяжении многих лет. Исследователи считают, что, если вы не хотите подцепить грипп, на всякий случай лучше держаться подальше от тюленей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026