Đo được một sự kiện nội nguyên tử trong vòng một phần nghìn tỷ tỷ của một giây

Đây được coi là sự kiện ngắn nhất từng được đo đạc.

Trở lại những năm 1905, Albert Einstein đã mô tả một quá trình mà ông gọi là hiệu ứng quang điện (hoặc xạ quang), trong đó các electron được thoát ra khỏi nguyên tử sau khi được hấp thụ năng lượng từ ánh sáng. Đó dường như là một quá trình chớp nhoáng, và trong nhiều năm chúng ta chỉ có thể quan sát và nghiên cứu những hiệu ứng của nó.

Các nhà vật lý phát hiện ra có thể đo được chính xác một sự kiện với tỷ lệ lên đến 850 zepto giây.

May thay, đây không còn là sự kiện khó quan sát nữa. Gần đây, các nhà vật lý Đức ở Đại học Ludwig Maximilian Munich và Viện Quang học Lượng Tử Max Planck đã đo được thời gian quá trình này xảy ra khi một trong hai electron trong nguyên tử heli thoát ra khỏi nguyên tử sau khi được tương tác với ánh sáng. Bằng cách sử dụng laser, họ phát hiện ra có thể đo được chính xác một sự kiện như vậy với tỷ lệ lên đến 850 zepto giây, một thước đo thời gian tương đương với một phần nghìn tỷ tỷ của một giây.

Cụ thể, khoảng thời gian từ khi một photon chạm đến hai electron để kích hoạt chuyển động đến khi một electron thoát ra ngoài là khoảng 5 - 15 atto giây (một atto giây tương đương với một phần ngàn tỷ tỷ tỷ của một giây). Chưa từng có một một sự kiện nội nguyên tử được đo đạc chính xác đến thế từ trước đến nay. Đây được coi là sự kiện ngắn nhất từng được đo đạc.

Không có camera nào có thể chụp các sự kiện nhanh như vậy. Thay vào đó, các nhà vật lý đã bắn một xung tia tử ngoại vào nguyên tử heli trong 1 atto giây, gần như ngay sau đó họ bắn tiếp một xung tia hồng ngoại vào cùng một vị trí trong 4 femto giây (một femto giây bằng một phần nghìn triệu triệu của một giây). Xung hồng ngoại được kéo dài lâu hơn, sau đó phát hiện được các electron thoát ra. Từ đó có thể nhìn được trường điện từ của xung hồng ngoại và xác định được nếu electron tăng tốc hay giảm tốc. Quá trình này cũng cho phép các nhà nghiên cứu có thể khẳng định khi nào một trong các electron được hấp thụ một phần năng lượng photon hoặc hấp thụ tất cả năng lượng.

Đây không chỉ là một thành tựu to lớn, mà còn vẽ nên một bức tranh rõ ràng hơn về cách nguyên tử hoạt động và qua đó mở ra một phương pháp kiểm tra các lý thuyết nguyên tử thông qua thực nghiệm.