Ilmuwan mengukur waktu terpendek: detik zeptosa

Para ilmuwan telah mengukur satuan waktu terpendek yang pernah ada: waktu yang dibutuhkan untuk melintasi sebuah partikel cahaya hidrogen molekul.

Waktunya, sebagai catatan, 247 detik zeptosa. Zeptosa sekon adalah satu miliar dari satu miliar detik, atau titik desimal diikuti oleh 20 angka nol dan 1.

Sebelumnya, para peneliti telah membenamkan detik zeptosa di bidang; pada 2016, peneliti melaporkan di jurnal Fisika Alam gunakan laser untuk mengukur waktu dengan peningkatan hingga 850 detik zeptosa.

Akurasi ini merupakan lompatan besar dari karya pemenang Hadiah Nobel 1999 yang pertama kali diukur dalam femtoseconds, yang merupakan sepersejuta dari satu miliar detik.

Dibutuhkan femtoseconds sebelum ikatan kimia putus dan terbentuk, tetapi dibutuhkan zeptosecond untuk memindahkan cahaya melintasi satu molekul hidrogen (H2).

Untuk mengukur perjalanan yang sangat singkat ini, fisikawan Reinhard Dörner dari Universitas Goethe di Jerman dan rekan-rekannya menembak sinar X dari PETRA III di Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), akselerator partikel di Hamburg.

Para peneliti menyesuaikan energi sinar-X sehingga satu foton, atau partikel cahaya, mengenai dua elektron dari molekul hidrogen. (Molekul hidrogen terdiri dari dua proton dan dua elektron.) Foton melompati satu elektron keluar dari molekul dan kemudian elektron lainnya, sedikit seperti kerikil yang melompati bendungan.

Interaksi ini menciptakan pola gelombang yang disebut pola interferensi, yang Dörner dan rekan-rekannya dapat ukur dengan instrumen yang disebut mikroskop reaksi Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS). Instrumen ini pada dasarnya adalah detektor partikel yang sangat sensitif yang dapat merekam reaksi atom dan molekul dengan sangat cepat.

Mikroskop COLTRIMS merekam pola interferensi dan posisi molekul hidrogen selama interaksi.

‘Karena kami memiliki orientasi spasial dari molekul hidrogen, kami menggunakan interferensi dua gelombang elektron untuk menghitung secara tepat kapan foton mencapai yang pertama dan ketika mencapai atom hidrogen kedua, ”kata Sven Grundmann, penulis bersama studi di Universitas Rostock di Jerman. , kata dalam sebuah pernyataan.

Waktu itu? Dua ratus empat puluh tujuh detik zeptosa, dengan sedikit ruang berkelok-kelok, bergantung pada jarak antara atom hidrogen di dalam molekul pada saat yang tepat saat foton bergerak. Pengukuran pada dasarnya menentukan kecepatan cahaya di dalam molekul.

(Sven Grundmann / Goethe Universitas Frankfurt)

GAMBAR: Sebuah partikel cahaya, yang disebut foton (panah kuning), menghasilkan gelombang elektron dari awan elektron (abu-abu) dari molekul hidrogen (merah: nukleus). Hasil dari interaksi tersebut adalah pola interferensi (ungu-putih). Pola interferensi agak miring ke kanan, sehingga peneliti dapat menghitung waktu perpindahan foton dari satu atom ke atom berikutnya.

“Kami mengamati untuk pertama kalinya bahwa kulit elektron dalam sebuah molekul tidak merespon cahaya di mana-mana pada waktu yang sama,” kata Dörner dalam pernyataan itu. “Penundaan waktu terjadi karena informasi di dalam molekul hanya menyebar dengan kecepatan cahaya.”

Hasilnya dipublikasikan di jurnal pada 16 Oktober Ilmu.

Artikel ini awalnya diterbitkan oleh Live Science. Baca artikel aslinya sini.