Moleküler hidrojenin (H2) fotoiyonizasyonu durumunda, şimdiye kadar ölçülen en kısa zaman aralığı 247 ceptosaniye olarak belgelendi.
Frankfurt am Main (Almanya). Fotoiyonizasyon, enerjik ışık bir moleküle veya atoma çarptığında bir elektronun daha yüksek bir seviyeye yükseltildiği veya tamamen fırlatıldığı, madde ve ışığın temel etkileşimlerinden biridir. Fizikte bu etki, yüksek hızı nedeniyle uzun süre ölçülememiştir. Ancak bu arada, modern lazer teknolojisi sayesinde bilim, fotoiyonizasyon sırasında elektronların fotona minimum gecikmeyle tepki verdiğini kanıtlamayı başardı.
Science dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, Frankfurt Goethe Üniversitesi’nden Sven Grundmann liderliğindeki bir ekip, elektron kabuğunun ışıkla fotoiyonlaşmaya tam olarak nasıl tepki verdiğini ve bir fotonun bir hidrojen molekülü içinde ne kadar sürede hareket ettiğini ölçmeyi başardı. Daha önce, bu tür ölçümler 2018’de Viyana Teknik Üniversitesi tarafından diğerlerinin yanı sıra yalnızca atomlar üzerinde gerçekleştiriliyordu.
Hidrojen molekülünde ışık hızı
Fizikçiler, ölçümleri için moleküler hidrojeni (H2) yüksek oranda odaklanmış X-ışını fotonları ile ışınlamaya maruz bıraktılar. Tek bir fotonun , hidrojen molekülünün her iki elektronunu hızlı bir şekilde arka arkaya yok etmeye yettiği bir enerji kullanıldı. Bu süreç COLTRIMS reaksiyon mikroskobu ile gözlendi.
Elektron kabuğunda üretilen dalgaları algılayan ve bir işlemin süresini ölçmek için girişim modelini kullanan bir alettir. Grundmann’a göre, “Bilim adamları, hidrojen molekülünün uzamsal yönelimini bildikleri için, iki elektron dalgasının girişiminden, fotonun birinci hidrojen atomuna ve ikinci hidrojen atomuna ne zaman ulaştığını çok kesin bir şekilde hesaplayabildiler.”
247 ceptosaniye
Ortalama olarak, X-ışını fotonunun hidrojen molekülünü tamamen geçmesi için ihtiyaç duyduğu yalnızca 247 ceptosaniyelik bir süre belgelendi. Bu şimdiye kadar ölçülen en kısa zaman aralığıdır. Bir ceptosaniye, saniyenin milyarda birinin trilyonda biridir. Küçük hidrojen molekülünde bile foton, ışık hızına rağmen her iki elektrona birden değil, çok az bir gecikmeyle çarpar.
Araştırmanın yazarlarından Reinhard Dörner, “Bir moleküldeki elektron kabuğunun her yerde aynı anda ışığa tepki vermediği ilk kez gözlemlendi” diyor. elektron dalgası moleküler elektron orbitali boyunca hareket eder. Bunun için gereken süre, fotonun bir molekülün bir ucundan diğer ucuna gitmesinin ne kadar sürdüğüne bağlıdır.