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最短时间单位:十亿分之一秒的万亿分之一!人类纪录:247!

今天小编为大家带来了一篇《最短时间单位:十亿分之一秒的万亿分之一!人类纪录:247!》的文章,感兴趣的读者朋友可以跟着小编一起看一看。

当人类遇上有史以来最短的时间单位时,一切都变了!

说起最短时间单位,我们知道,大家都看过电影,也了解电影帧数的概念,其实电影是由无数画面组合而成的,早前的电影一般都是每秒24帧,也就是每秒24个画面,而现在的技术已经达到了48帧,甚至60帧、120帧。一种叫做光子的光粒子,从氢分子的电子云中产生电子波。这些相互作用的结果就是所谓的干涉图。然后干涉图稍微向右倾斜,研究人员可以计算出光子从一个原子到下一个原子的时间,而最短时间就是这里诞生的。

近日,在测量越来越短的时间跨度的全球竞赛中,法兰克福歌德大学的物理学家们已经走在了前列:与汉堡的DESY加速器设施和柏林的弗里茨哈伯研究所的同事们一起,他们第一次测量了一个在零秒范围内的过程:光在分子内的传播,时间单位被称作 zeptosecond,也叫做宙秒。宙秒是十亿分之一秒(10-21秒)的万亿分之一。这就是科学家们测量了有史以来最短的时间单位:一个轻粒子穿过氢分子所需的时间。

截止目前,记录在案的时间是247 zeptosecond,也称宙秒。一个宙秒是十亿分之一秒的万亿分之一,或者是一个小数点后跟20个零和1。此前,研究人员曾涉足宙秒的领域;2016年,研究人员在《自然物理》杂志上报告说,他们使用激光测量时间,增量降到850宙秒。这种精确性与1999年诺贝尔奖获得者首次以飞秒测量时间的工作相比是一个巨大的飞跃,后者是十亿分之一秒的百万分之一。1999年,埃及化学家艾哈迈德·泽威尔因测量分子改变形状的速度而获得诺贝尔奖。他利用超短激光闪光创立了飞秒化学:化学键的形成和破裂发生在飞秒的范围内。

化学键的断裂和形成需要飞秒的时间,但是光穿过一个氢分子(H2)却需要零秒的时间,这种测量基本上测量基本上是捕捉分子内部的光速。为了测量这一非常短的时间,德国歌德大学的物理学家莱因哈德·德尔纳团队在德国汉堡的粒子加速器Deutsches Elektronen Synchronator(DESY)上从PETRA III发射X射线。

研究人员设定了X射线的能量,使单个光子或光粒子将氢分子中的两个电子击出。(氢分子由两个质子和两个电子组成)光子将一个电子反弹出分子,以及另一个电子,有点像一个从池塘顶上蹦过的卵石。这些相互作用产生了一种称为干涉图样的波型,德尔纳可以用一种称为冷靶反冲离子动量谱(COLTRIMS)反应显微镜的工具来测量。这个工具本质上是一个非常灵敏的粒子探测器,可以记录极快的原子和分子反应。COLTRIMS显微镜记录了氢分子在整个相互作用过程中的干涉图样和位置。

德国罗斯托克大学(University of Rostock)的研究合著者斯文·格伦德曼(Sven Grundmann)在一份声明中说:“由于我们知道氢分子的空间方位,我们利用两个电子波的干涉精确计算出光子何时到达第一个氢原子,以及何时到达第二个氢原子。”

德纳在声明中说:“我们首次观察到,分子中的电子壳层不会同时对任何地方的光发生反应。”时间延迟是因为分子内的信息只以光速传播。”

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