Физики расщепили мгновение

Английским ученым удалось засечь самое быстрое из когда-либо фиксировавшихся в истории наблюдений движение в молекуле. Движение можно зарегистрировать только в аттосекундной шкале времени, так как оно продолжается миллиардные доли наносекунды.

Химики из Лондонского королевского колледжа «увидели» движение протонов и электронов продолжительностью менее чем в 100 аттосекунд (100*10е-18c) в молекулах водорода и метана, сообщает «Би-би-си» со ссылкой на журнал Science. Перед аттосекундой в шкале сверхкоротких интервалов времени идет фемтосекунда (1*10е-15c); за исследования химических реакций, продолжающихся фемтосекунды, в 1999 году присудили Нобелевскую премию по химии.

Масштаб лондонского исследования — соответствующий.

По словам руководителя лазерной лаборатории профессора Йона Марангоса, теперь наука намного более ясно понимает, что происходит в пределах молекулы, в том числе органической. Открытие делает возможным контроль над рядом химических процессов и позволит проверить теории молекулярной структуры и движения. Также оно приведет к улучшению методов молекулярного синтеза и изготовлению наноматериалов нового поколения и ляжет в основу таких технологий будущего, как квантовые вычисления. Иными словами, имеет как фундаментальное, так и прикладное значение.

Эксперимент стал возможным благодаря использованию специально разработанного короткоимпульсного лазера со сверхкоротким, но мощным импульсом света. Импульс ненадолго отрывает электрон от молекулы, оставляя ее в ионизированном состоянии. Электрон постепенно дрейфует обратно к молекуле. А когда он сталкивается с ней, происходит сверхкороткая рентгеновская вспышка.

Фактически новый лазер «разрезает» секунду на сверхкороткие интервалы менее чем в 100 аттосекунд. Осмыслить подобный эффект очень сложно. Доктор Джон Тиш, один из участников исследования, предлагает мысленно сравнить его с таким опытом. «Представьте, — советует физик, — что мы нарубили 630 млн километров, составляющих расстояние отсюда до Юпитера, на кусочки толщиной с человеческий волос». А один из руководителей исследования (lead author) доктор Сара Бейкер полагает, что особенно в нем должна поражать «простота и компактность используемой техники, которая позволит воспроизводить эксперимент ученым во всем мире».

Впервые фемптосекундный барьер преодолел франко-голландский коллектив ученых в конце 2003 года. Сверхкороткие вспышки стробоскопического лазера, нацеленные на атомы аргона, заставляли аргон излучать цепочку вспышек, каждая из которых длилась всего 220 аттосекунд.

Сотрудникам лондонского королевского колледжа удалось улучшить эти показатели более чем втрое.