Nem tente capturar um zeptossegundo usando um cronômetro comum. Esta pequena fatia de tempo é uma fração de segundo - tão pequena que é igual a um único número um sentado 21 lugares atrás do ponto decimal, um trilionésimo de um bilionésimo de segundo, relata Rebecca Boyle na New Scientist . E pesquisadores do Instituto Max Plank, na Alemanha, finalmente mediram mudanças minúsculas dentro de um átomo na escala de zeptossegundos.
Os pesquisadores realizaram esse feito enquanto estudavam o chamado efeito fotoelétrico em ação. Albert Einstein descreveu esse truque de luz em 1905, mais tarde ganhando o Prêmio Nobel de Física por sua explicação desse conceito definidor. O efeito fotoelétrico mostra que a luz pode atuar tanto como onda quanto como partícula. Quando um fóton, ou uma partícula de luz, de uma certa energia atinge um elétron, ele pode liberar o elétron de seu átomo. O fóton ejeta o elétron em um processo chamado fotoemissão, a base por trás da energia solar.
Agora, os pesquisadores capturaram a emissão de elétrons dos átomos de hélio, medindo a quantidade minúscula de tempo que leva para o elétron ser ejetado após o disparo dos fótons. Para medir o evento, o físico usou um equipamento chamado Attosecond Streak Camera, que consiste em dois lasers de diferentes disparos de luz em rajadas extremamente curtas, escreve Stewart Wills, da Optics, e Photonics News. Os pesquisadores direcionaram a câmera para um jato de hélio - um gás relativamente simples, consistindo de átomos que possuem apenas dois elétrons cada.
O primeiro laser era um raio extremamente ultravioleta destinado a excitar o hélio o suficiente para liberar um de seus elétrons, disparando em 100 pulsos de attossegundo (um attosecond é apenas 10-18 segundos). O segundo laser era infravermelho próximo e foi usado para capturar os elétrons que escapavam em ação, disparando por quatro femtosegundos de cada vez (um femtosegundo de apenas 10 a 15 segundos).
Quando o átomo de hélio ejetou um elétron, o laser infravermelho detectou a emissão, permitindo que os pesquisadores calculassem a duração do evento para 850 zeptósegundos. O experimento mostrou que leva entre 7 e 20 attossegundos para o átomo de hélio ejetar um de seus elétrons, relata Boyle. Os resultados do estudo foram publicados esta semana na revista Nature Physics.
Os resultados do experimento dão aos pesquisadores uma visão de como esse processo quântico funciona, escreve Boyle, e pode um dia ser útil na computação quântica e na supercondutividade.
“Há sempre mais de um elétron. Eles sempre interagem. Eles sempre se sentirão, mesmo a grandes distâncias ”, diz o líder da equipe, Martin Schultze, a Boyle. “Muitas coisas estão enraizadas nas interações de elétrons individuais, mas lidamos com elas como uma coisa coletiva. Se você realmente quer desenvolver uma compreensão microscópica dos átomos, no nível mais básico, você precisa entender como os elétrons lidam uns com os outros ”.
Schultze diz a Wills que a equipe está usando o hélio, um dos átomos mais simples, para validar seus métodos e criar medições de como múltiplos elétrons e fótons interagem. Trabalhar essas minúsculas linhas de tempo com átomos simples é o primeiro passo para entender mais átomos com mais elétrons.
