Вчені виміряли найкоротшу одиницю часу: термін, за який легка частинка перетинає молекулу водню.
Отже, найкоротше у світі явище триває 247 зептосекунд. Зептосекунда - це одна трильйонна мільярдної секунди або десяткова точка, за якою йдуть 20 нулів і одиниця!
Не займайтеся самолікуванням! У наших статтях ми збираємо останні наукові дані і думки авторитетних експертів у сфері здоров'я. Але пам'ятайте: поставити діагноз і призначити лікування може тільки лікар.
Безліч явищ у фізиці та хімії відбуваються з вражаюче швидкою швидкістю. Тривалість багатьох таких процесів не вдасться засікти за допомогою звичайних вимірювальних приладів. Довгий час вчені вважали, що фемтосекунда - найменша одиниця вимірювання часу в світі, проте нові дослідження дозволили отримати ще більш вражаючі результати.
Чому рахунок найменшими одиницями вимірювання часу - науковий прорив?
Раніше дослідники вже занурювалися в сферу зептосекунд, найменших одиниць вимірювання часу в світі. У 2016 році вчені використовували лазери для вимірювання часу з кроком до 850 зептосекунд. Ця точність - величезний стрибок порівняно з роботою, що отримала Нобелівську премію 1999 року, в якій час вперше вимірювався у фемтосекундах, що становлять мільйонні частки мільярдних часток секунди.
Для розриву і утворення хімічних зв'язків потрібні фемтосекунди, але для проходження світла через єдину молекулу водню (H2) потрібні лише зептосекунди - мінімальні одиниці вимірювання часу.
Щоб виміряти цю надзвичайно коротку «подорож», фізик Рейнхард Дьорнер з Університету Гете в Німеччині і його колеги зняли рентгенівські промені з PETRA III на Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), прискорювачі частинок в Гамбурзі і виміряли це в зептоундах.
Наукове пояснення дослідження про мінімальну одиницю виміру часу звучить так: Фотон виробляє електронні хвилі з електронної хмари молекули водню, які інтерферують один з одним. Зараз ми постараємося розповісти про роботу вчених трохи доступніше.
Як вчені виміряли тривалість зептосекундами?
Щоб виміряти процес мінімальною одиницею вимірювання часу вчені встановили енергію рентгенівських променів так, щоб один фотон (частинка світла) вибив два електрони з молекули водню. Нагадаємо, що молекула водню складається з двох протонів і двох електронів. В результаті фотон відштовхнув від молекули спочатку один, а потім і інший електрон, як камінчик, який стрибає по гладі ставка.
Ці взаємодії створили хвилеве зображення, яке називається інтерференційною картиною, яку Дьорнер і його колеги змогли виміряти за допомогою інструмента, званого COLTRIMS. По суті, він є дуже чутливим детектором частинок, який може реєструвати надзвичайно швидкі атомні та молекулярні реакції. Це було необхідно для подальшого вимірювання в зептосекундах. Мікроскоп COLTRIMS реєстрував як інтерференційну картину, так і положення молекули водню протягом усієї взаємодії.
Зептосекунда - це одна тисячна частка аттосекунди (10 в мінус 21 ступеня). Процеси, що вимірюються в зептосекундах, вже будуть не зі звичного нам світу рухів атомів і електронів. Зептосекунди належать або до атомних ядрів, або до окремих елементарних частинок, або до тих же фотонів або електрон, але тільки з високою енергією.
«Оскільки ми знали просторову орієнтацію молекули водню, то використовували інтерференцію двох електронних хвиль, щоб точно розрахувати, коли фотон досяг першого і другого атома водню», - розповів Свен Грундманн, співавтор дослідження за найменша одиниця виміру часу з Університету Росток у Німеччині.
У результаті фізики отримали двісті сорок сім зептосекунд, з деяким простором для маневру, залежним від відстані між атомами водню всередині молекули в точний момент, коли фотон пролетів повз. Вимірювання, по суті, фіксує швидкість світла всередині молекули. «Ми вперше побачили, що електронна оболонка в молекулі не реагує на світ», - сказано в заяві Дьорнера. «Затримка за часом відбувається тому, що інформація всередині молекули поширюється якраз зі швидкістю світла».
Інші одиниці часу менше секунди
- 1 аттосекунда (одна мільярдна мільярдна частка секунди)
Час, який може бути виражено в атосекундах:43 аттосекунди тривають найкоротші імпульси лазерного світла, які коли-небудь були створені.
- 1 фемтосекунда (одна мільйонна мільярдної частки секунди)
Взаємодія світла з пігментами сітчастої оболонки ока триває близько 200 фемтосекунд.
- 1 пікосекунда (одна тисячна мільярдної частки секунди)
Час існування кварків, рідкісних субатомних частинок, одержуваних у потужних прискорювачах, становить лише одну пікосекунду.
- 1 наносекунда (мільярдна частка секунди)
Мікропроцесору в персональному комп'ютері потрібно від двох до чотирьох наносекунд, щоб виконати одну команду, наприклад, скласти два числа.
- 1 мікросекунда (мільйонна частка секунди)
За цей час промінь світла у вакуумі покриє відстань у 300 метрів, довжину приблизно трьох футбольних полів.
- 1 мілісекунда (тисячна частка секунди)
Муха змахує своїми крильцями один раз на три мілісекунди, а бджола - один раз за п'ять мілісекунд.
- 1/10 секунди
За десяту частку секунди колібрі встигає сім разів змахнути своїми крильцями.