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Zeptosegundos. Os cientistas mediram o menor período de tempo da história

Uma equipe de cientistas alemães mediu a passagem dos fótons pela molécula de hidrogênio. Esta é a medição mais curta de um período de tempo até agora e é expressa em zeptosegundos ou trilhões de segundos. Físicos da Universidade Johann Wolfgang Goethe em Frankfurt mediram em colaboração com cientistas do Instituto Fritz Haber em Berlim e DESY em Hamburgo por muito tempo é necessário um fóton para atravessar uma partícula de hidrogênio. O resultado obtido é de 247 zeptosegundos para o comprimento médio da ligação da partícula. Este é o menor intervalo de tempo medido até agora.

Os resultados são publicados na revista "Ciência"descrito em detalhes. (https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abb9318)

Fonte da imagem: "https://aktuelles.uni-frankfurt.de/englisch/physics-zeptoseconds-new-world-record-in-short-time-measurement/"

Die Zeit

Em seu trabalho vencedor do Prêmio Nobel de 1999, o químico egípcio Ahmed Zewail mediu a taxa na qual as partículas mudam de forma. Usando flashes de laser ultracurtos, ele descobriu que a formação e a quebra de ligações químicas ocorrem na faixa do femtossegundo. Um femtossegundo é igual a um bilionésimo de segundo (0,0000000000000000001 segundo, 10E-15 segundos).

Mas os físicos alemães investigaram um processo que é muito mais curto do que o femtossegundo. Eles mediram quanto tempo leva para um fóton penetrar em uma molécula de hidrogênio. As medições mostraram que a viagem do fóton leva 247 zeptosegundos para o comprimento médio de ligação das partículas, e um zeptosegundo é igual a um trilionésimo de segundo (0,00000000000000000000001 segundo, 10E-21).

O primeiro registro de um fenômeno de tão curta duração foi feito em 2016. Foi então que os cientistas capturaram o elétron liberado das ligações do átomo de hélio original. Eles estimaram que esse loop durou 850 zeptosegundos. Os resultados dessas medições apareceram na revista "Nature Physics".

Zeptosegundos



Para medir esta viagem extremamente curta do fóton através da molécula de hidrogênio (H2), o físico Reinhard Dörner da Universidade Johann Wolfgang Goethe e seus colegas gravaram raios-X no acelerador PETRA III no DESY (Síncrotron Eletrônico Alemão) em Hamburgo. Os cientistas ajustaram a energia dos raios X de modo que um único fóton expulsasse os dois elétrons da partícula de hidrogênio. O primeiro foi ejetado e uma onda foi criada, à qual uma onda do segundo elétron se juntou após um tempo extremamente curto. O fóton se comportou como uma pedra plana que ricocheteia na superfície da água e, nesse caso, salta duas vezes nas ondas.

Os cientistas mediram o padrão de interferência do primeiro elétron ejetado com a ferramenta COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy), uma câmera que mostra processos ultrarrápidos em átomos e partículas. Ao mesmo tempo que a imagem de interferência, o dispositivo COLTRIMS foi capaz de determinar a posição da molécula de hidrogênio durante a interação.

- Como sabíamos a orientação espacial da molécula de hidrogênio, usamos a interferência de duas ondas de elétrons para calcular exatamente quando o fóton atingiu o primeiro e o segundo átomo de hidrogênio ", diz Sven Grundmann da Universidade de Rostock, Alemanha, coautor do estudo.
Demorou 247 zeptosegundos para o fóton passar entre os átomos. - Pela primeira vez, observamos que os elétrons em uma molécula nem sempre reagem à luz ao mesmo tempo. O atraso ocorre porque a informação na molécula só se propaga na velocidade da luz ”, explica Dörner.