Il metronomo atomico può misurare impressionanti frazioni di tempo

Misurare il tempo non è un compito facile, misurare incredibilmente piccole frazioni di tempo sembrava impossibile. Sembrava - fino a quando la fisica ancora una volta non ha deciso di abbattere le barriere e un team di scienziati è stato in grado di misurare il movimento degli elettroni in un miliardesimo di secondo. E per farlo, hanno usato un metronomo atomico. Questo anticipo può consentire miglioramenti nei fotosensori e nell'energia voltaica.

Quando un elettrone esce da un atomo - chiamato ionizzazione, che può ancora essere il movimento di aggiungerlo all'atomo - oscilla su e giù come un'onda su una scala temporale estremamente breve. Il team di ricercatori della TU Wein in Austria e del CREOL College dell'Università della Florida centrale ha fatto quello che sembrava una vera sfida: misurare questa minima oscillazione.

Misurazioni ultra accurate

Stefan Donsa di TU Wien ha contribuito a sviluppare il nuovo metodo di misurazione lavorando sulla sua misurazione. Spiega che la fase di questa ondata di oscillazione può dire in quale punto dello spazio e del tempo si trovano. “Se due onde quantiche si sovrappongono in modo tale che ogni picco di un'onda incontra il picco dell'altra, allora si sommano. Ma se si spostano leggermente le onde in modo che la cresta di un'onda si sovrapponga alla grondaia dell'altra, possono anche essere cancellate ", spiega.

Per temporizzare le oscillazioni elettroniche senza alcun cambiamento di fase, gli scienziati hanno creato qualcosa di simile a un metronomo quantico, il metronomo atomico. Iva Brezinova di TU Wien afferma che gli atomi di elio ionizzati a impulso laser sono già allo studio a diverse energie mediante simulazioni al computer, ma spiega anche che l'atomo di elio può assorbire un fotone dall'impulso laser ed emettere un elettrone. e questo elettrone ha una fase specifica che è estremamente difficile da misurare.

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In generale, sotto ionizzazione, un atomo riceve solo un fotone, ma è anche possibile la ionizzazione multi-fotonica. Quando un atomo assorbe due fotoni, l'elettrone che spara ha un'energia molto specifica ed è più alto del normale. Misurando questa energia cinetica, è possibile seguire l'elettrone mentre oscilla.

Lo sviluppo del metronomo atomico in grado di eseguire questo tracking che consente la misurazione diretta della fase di un elettrone quando lascia un atomo è un enorme passo avanti per la fisica. “Il nostro nuovo protocollo di misurazione ci consente di tradurre le informazioni di fase elettronica nella sua distribuzione spaziale combinando impulsi laser molto speciali. Utilizzando il giusto tipo di impulsi laser, le informazioni sulla fase possono essere ottenute direttamente dalla distribuzione angolare degli elettroni ", conclude Donsa.