Webbläsaren som du använder stöds inte av denna webbplats. Alla versioner av Internet Explorer stöds inte längre, av oss eller Microsoft (läs mer här: * https://www.microsoft.com/en-us/microsoft-365/windows/end-of-ie-support).

Var god och använd en modern webbläsare för att ta del av denna webbplats, som t.ex. nyaste versioner av Edge, Chrome, Firefox eller Safari osv.

Så ofattbart snabbt slits en elektron loss från en atom

Världens noggrannaste tidtagarur? Inifrån labbets vakuum-kammare, med ena väggen bortplockad, som visar var laserljuset (lila) och neon-gasen (röd) kommer ifrån. Bild: Marcus Isinger.
Världens noggrannaste tidtagarur? Inifrån labbets vakuum-kammare, med ena väggen bortplockad, som visar var laserljuset (lila) och neon-gasen (röd) kommer ifrån. Bild: Marcus Isinger.

Forskare har i en världsunik mätning klockat tiden för hur lång – eller snarare kort – tid det tar för en elektron att slitas loss från en atom. Resultatet är 0,000 000 000 000 000 10 sekunder, eller 10 miljarddelar av en miljarddels sekund. Forskarnas tidtagarur är extremt korta ljuspulser. Metoden kan på sikt ge nya inblickar i några av naturens mest grundläggande processer, är förhoppningen. Rönen publiceras i Science.

Forskare från Lund, Stockholm och Göteborg har dokumenterat det otroligt korta ögonblick då en elektron i en neon-atom frigörs.

-  När ljus träffar atomen tar elektronen åt sig av ljusenergin. Ett ögonblick senare frigörs elektronen från atomens bindande kraft.  Det här fenomenet, som kallas fotojonisation, är en av fysikens mest fundamentala processer och blev först teoretiskt kartlagd av Albert Einstein, som också blev tilldelad nobelpriset i fysik år 1921 för just detta, säger Marcus Isinger, doktorand vid fysiska institutionen, Lunds universitet och förste författare.
 
”Filmar” flitiga elektroner 
Experimentet krävde både extremt noggrann tidtagning, med en säkerhet på några miljarddelar av en miljarddel av en sekund (så kallad en attosekund), och en exakt mätning av elektroners rörelseenergi, med en precision på en tusendels attojoule. Tidtagningen görs med hjälp av en så kallad interferometri-teknik och extremt korta ljuspulser, s.k. attosekundpulser.

Trotsar Heisenberg
Den nya mättekniken kringgår den begränsning som en av kvantfysikens upphovspersoner, Werner Heisenberg, formulerade 1927. Enligt ”Heisenbergs osäkerhetsprincip” går det inte att samtidigt veta en elektrons fart och plats i rummet. Eller att samtidigt bestämma energi och tid. Men nu visar de svenska forskarna att det visst går.
 
Kemiska reaktioner nästa steg
Fyndet bekräftar flera år av teoretiskt arbete och visar att attofysiken är mogen att nu ta sig an mer komplexa molekyler.

- När atomer eller molekyler genomgår kemiska reaktioner är det elektroner som står för grovgörat. De omgrupperar och förflyttar sig så att nya bindningar mellan molekyler skapas eller förintas. Att följa en sådan process i realtid är lite av en helig graal inom hela naturvetenskapen. Nu har vi kommit ett steg närmare, säger Marcus Isinger.
 
Forskarna som ingick i projektet: Mätningarna och tolkningarna lyckades tack vare ett samarbete mellan flera svenska forskargrupper med kompletterande kompetenser: laser och attosekundfysik (Anne L’Huillier, Cord Arnold, atomfysik, Lund Laser Centre, Lunds universitet), fotoelektronspektroskopi (Mathieu Gisselbrecht, synkrotronljusfysik, Raimund Feifel, Göteborgs universitet), samt teoretisk atomfysik (Marcus Dahlström, matematisk fysik, Eva Lindroth, Stockholms universitet).  

Länk till artikeln i Science: http://science.sciencemag.org/content/early/2017/11/01/science.aao7043
 
Fler nyheter från LTH

Intresserad av forskning och samhälle?
Prenumerera på Apropå!

I nyhetsbrevet Apropå varvas senaste nytt från Lunds universitet med kommentarer till aktuella samhällshändelser från några av våra 5000 forskare.