Швейцарски учени са успели да измерят времето, за което един възбуден електрон напуска атома, без помощта на часовник. Това са най-късите интервали време, измервани някога.
Откритието има важни последици за фундаменталните изследвания и авангардните технологии, съобщи ЕurekАlert!.
Откритието на учени от Федералната политехническа школа в Лозана (EPFL - École polytechnique fédérale de Lausanne) е публикувано в Physical Review Letters.
Когато падне светлина върху някои материали, те отделят електрони. Това се нарича "фотоелектричен ефект", а законът, с който го обяснява, е изведен от Алберт Айнщайн през 1905, за което получава Нобелова награда. Но едва през последните години, с напредъка в лазерните технологии, учени са успели да изследват невероятно късите интервали време, в които се развива фотоелектричният ефект.
Сега изследователи от EPFL регистрираха закъснение от една милиардна част от една милиардна от секундата във фотоелектричен ефект чрез измерване на спина на излъчваните електрони, без да има нужда от ултракъси лазерни импулси.
Фотоелектричният ефект
Фотоелектричният ефект е важен феномен, върху който се основават авангардни технологии на спектроскопия, които позволяват на учените да изучават свойствата на електроните в твърдите тела.
Спинът е присъщо квантово свойство на частиците, което може да се тълкува като проява на въртенето на частицата около собствената й ос (оттук и името му). Независимо че в буквален превод от английски spin означава “въртене”, спинът не е свързан с движение в пространството на частицата. Спинът не може да се обясни в рамките на теорията на относителността, защото ако си представяме частицата като въртяща се топка, то напречната скорост на повърхността на частицата трябва да бъде по-висока от скоростта на светлината. Според класическите представи, електроните са точкови частици, така че твърдението, че могат да се въртят около оста си, няма смисъл. Те правят само нещо сходно с въртене около ос. Степента, до която тази ос е подредена в определено направление се нарича поляризация на спина, която е това, което дава на някои материали като желязото магнитни свойства.
Въпреки големия напредък в използването на фотоелектричния ефект и поляризацията на спина на излъчваните електрони от фотоелектричния ефект, скалата на времето, в което се развива целият този процес, не е проученa в големи подробности. Предполагаше се, че след като светлина достигне материала, електроните мигновено се възбуждат и се излъчват. Но по-новите изследвания, използващи напреднали лазерни технологии оспорват това, показвайки, че всъщност има забавяне във времето от порядъка на атосекунди (1×10−18 сек.).
Време без часовник
Хюго Дил (Hugo Dil) от Лабораторията на EPFL и колегите му в Германия показаха, че по време на фотоелектричния ефект, поляризацията на спина на отделяните електрони може да е свързана с атосекундни закъснения на отделянето на електрони по време на фотоелектричния ефект. Още по-важно, те са показват това, без да е необходимо измерване - по същество, без да е необходим часовник. За да направят това, учените използват вид фотоелектронна спектроскопия (SARPES) за измерване на спина на електроните фотоизлъчващ кристал мед.
Схема на измерване с висока резолюция с фотоелектронна спектроскопия SARPES.
"С лазери може директно да се измери закъснението във времето между два различни процеса, но е трудно да се определи кога започва един процес - нулевото време", разказва Мауро Фанцули (Mauro Fanciulli), докторант на група Дил и първи автор на публикацията. "Но в нашия експеримент измерваме времето индиректно, така че нямаме този проблем - ние може да получим достъп до един от най-късите интервали, някога измервани с двете взаимно допълващи се техники [спин и лазери], и така да навлезем в съвсем ново царство на информацията".
Страница на статията : 0102
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари