علماء يكسرون فيمتوثانية زويل بـ”الزيبتوثانية“

كتب: أحمد حسين

سجلت مجموعة من العلماء حدثًا ذريًا داخليًا للمرة الأولى في التاريخ بسرعة الزيبتوثانية وهي ما يعادل تريليون مليار من الثانية. وهذا قد يُعطي فكرة أكبر للعلماء حول ما يحدث داخل الذرات بشكلٍ أدق، وخصوصًا عندما يكسّر الضوء الإلكترونات بسرعة كبيرة لا تستطيع أدوات المراقبة الحديثة التقاطها.

استطاع العلماء في جامعة ميونخ ومعهد ماكس بلانك قياس مدة حدث يُطلق عليه ”التأيين الضوئي – Photoionization“، وهو الحدث الذي يصف خروج إلكترون من ذرة الهيليوم بعد التفاعل مع الضوء. استطاع العلماء مراقبة الحدث في ظل بضع الزيبتوثوان أو تريليون مليار من الثانية. وهذا هو أول تقرير بجدول زمني دقيق لعملية التأيين الضوئي.

في الوقت الذي يتفاعل فيه الفوتون مع اثنين من الكترونات ذرة الهيليوم، يحدث هذا التفاعل بسرعة كبيرة، وليس بسرعة كبيرة فقط بل يحدث على مستوى كمومي أيضًا. وتنص القواعد على أمرين، إما إدخال الطاقة بالكمال من الفوتون إلى الاكترون، أو أن توزّع الطاقة. بغض النظر، لابد لإلكترون واحد أن يخرج من التفاعل، وهذا هو التأيين الضوئي.

والطرد، أو عملية الطرد الضوئي التي اكتشفها للمرة الأولى ألبرت آينشتاين، لا يمكن مراقبتها إلا لو كان لديك كاميرا تصوّر بسرعة غير واقعية (حتى الآن)، حيث تستغرق العملية برمتها ما بين خمسة إلى 15 أتوثانية، والتي تعادل بالكاد لحظة.

وفقًا لجريدة (Science Daily)، استخدم العلماء بميونيخ وسيلة أفضل للقياس، واستطاعوا التقاط الحدث على فترة زمنية تساوي حوالي 850 زيبتوثانية. وجّه العلماء نبضة فوق بنفسجية لذرة الهيليوم لمدة أوتوثانية كاملة، وفي الوقت نفسه، أطلقوا شعاع ليزر بالأشعة تحت الحمراء موجهّا لنفس الهدف لمدة أربعة فيمتوثانية، أدى ذلك في النهاية لطرد الإلكترون من ذرة الهيليوم.

كان للعلماء القدرة على التحقق من مدى سرعة استغراق الحدث وتحديد مكانه، عن طريق تحديد ما إذا كان الإلكترون يسرع أو يبطئ بناءًا على المجال الكهرومغناطيسي الذي خلقه النبض مع الأشعة تحت الحمراء. وكانوا أيضًا قادرين على معرفة كيفية توزيع الطاقة بين الاكترونات في الأتوثوان التي سبقت الانبعاثات.

قال مارتن شولتز المتخصص في فيزياء الليزر بجامعة ميونيخ، أن تحديد التأيين الضوئي في الهيليوم هي العملية الأكثر تعقيدًا حتى الآن، وهذه التجربة ستساعد العلماء على التوفيق بين النظرية والتجربة.

المصارد:  natureworldnews  sciencedaily