科學家測量了最短的時間單位:一個輕粒子穿過氫分子的時間。
因此,世界上最短的現象持續247斑馬秒。斑馬秒是一萬億分之一的十億秒或小數點,然後是20個零和一個!
物理和化學中的許多現象都以驚人的速度發生。許多此類過程的持續時間無法透過傳統測量儀器進行。長期以來,科學家一直認為飛秒是世界上最小的時間單位,但新的研究得出了更令人印象深刻的結果。
為什麼以最少的時間單位得分是一個科學突破?
以前,研究人員已經沉浸在斑馬秒的球體中,斑馬秒是世界上最小的時間單位。2016年,科學家使用鐳射測量時間,增量高達850斑馬秒。與1999年獲得諾貝爾獎的作品相比,這種準確性有了巨大的飛躍,在1999年諾貝爾獎中,時間首次以數百萬分之一秒的飛秒來衡量。
破裂和形成化學鍵需要飛秒,但光透過唯一的氫分子(H2)只需要斑馬秒-最小時間單位。
為了衡量這一極短的"旅程",德國歌德大學的物理學家賴因哈德·德納和他的同事們x射線被移除來自德國埃萊克特羅寧-辛克克羅特龍(DESY)的PETRA III,這是漢堡的粒子加速器,以斑馬秒為單位進行測量。
關於最小時間單位的研究的科學解釋是這樣的:光子從相互干擾的氫分子的電子雲中產生電子波。現在,我們將嘗試更方便地談論科學家的工作。
科學家如何測量斑馬秒的持續時間?
為了用最小時間單位測量過程,科學家確定了X射線的能量,使一個光子(光粒子)從氫分子中取出兩個電子。回想一下,氫分子由兩個質子和兩個電子組成。因此,光子首先從分子中推開一個,然後推開另一個電子,就像鵝卵石在池塘的熨燙上跳躍一樣。
這些相互作用創造了一個波形影象,稱為干涉模式,德納和他的同事可以使用一種稱為 COLTRIMS 的工具進行測量。事實上,它是一個非常敏感的粒子探測器,可以記錄極快的原子和分子反應。這對於以斑馬秒為單位進行進一步測量是必要的。COLTRIMS顯微鏡記錄了氫分子在整個相互作用過程中的干涉模式和位置。
斑馬秒是 1,000 瓦秒(10 到負 21 度)。以斑馬秒為單位的過程將不再來自我們熟悉的原子和電子運動世界。斑馬秒是指原子核或單個元素粒子,或相同的光子或電子,但只有高能量。
"由於我們知道氫分子的空間方向,我們使用兩個電子波的干涉來精確計算光子何時到達第一和第二個氫原子,"德國羅斯托克大學最小時間單位研究的合著者斯文·格倫德曼說。
因此,物理學家獲得了247個斑馬秒,當光子飛過的確切時刻,一些迴旋餘地取決於分子內氫原子之間的距離。測量基本上記錄了分子內部的光速。德納在一份宣告中說:"我們第一次看到分子中的電子外殼對光沒有反應。時間延遲是因為分子內的資訊以光速傳播。
其他時間單位小於秒
- 1瓦託秒(10億分之一秒)
時間,可以用阿託秒錶示:43瓦秒持續有史以來最短的鐳射脈衝。
- 1 個飛秒(百萬分之一十億分之一秒)
光與視網膜色素的相互作用持續約200飛秒。
- 1 皮秒(千億分之一秒)
夸克,在強大的加速器中獲得的稀有亞原子粒子的壽命只有一皮秒。
- 1 納秒(十億分之一秒)
個人計算機上的微處理器需要兩到四納秒才能執行一個命令,例如,摺疊兩個數字。
- 1 微秒(百萬分之一秒)
在此期間,真空中的一束光將覆蓋300米的距離,大約三個足球場的長度。
- 1 毫秒(千分之一秒)
蒼蠅每三毫秒揮動一次翅膀,蜜蜂在五毫秒內揮動一次翅膀。
- 1/10 秒
在十分之一秒內,蜂鳥有時間揮動翅膀七次。