Когда фотон взаимодействует с атомом гелия, состоящим из двух протонов, двух нейтронов и двух электронов, энергия, которую фотон сообщает атому, расходуется на возбуждение одного или обоих электронов. В результате либо один из электронов покидает атом гелия, либо энергия распределяется между обоими электронами. Это явление, которое Альберт Энштейн получил “нобеля”, называется фотоионизацией и длится от 5 до 15 аттосекунд (10-18 с). Немецким физикам удалось измерить его продолжительность с точностью до зептосекунды — одной триллионной одной миллиардной секунды (10-21 с).
Чтобы наблюдать за процессами, происходящими с такой скоростью, нужно устройство, назовем его условно фотоаппаратом, которое способно делать триллионы кадров секунду. Его роль в эксперименте немецких ученых выполнили лазеры. Сначала на отдельный атом гелия направили ультрафиолетовый лазер, включавшийся на одну аттосекунду (10-18 с), чтобы привести электроны в возбужденное состояние. Одновременно второй, инфракрасный, лазер светил на атом гелия веансами по одной фемтосекунде (10-15 с). Отделившийся в результате фотоионизации ультрафиолетом электрон засекали при помощи инфракрасного лазера и, измеряя его показатели, делали вывод о том, сколько времени прошло со времни его возбуждения. Таким образом ученым удалось впервые в истории изучить распределение энергии между электронами при фотоионизации в последние несколько аттосекунд перед отделением одного из них от атома.
Результаты исследования опубликованы в журнале PHYSICAL REVIEW LETTERS.
*************
Специалисты Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Института физики микроструктур (ИФМ) РАН исследовали образцы легированного сурьмой германия и обнаружили необычное поведение электронов, отличающееся от теоретических предсказаний. Об этом сообщил ТАСС научный сотрудник ИФМ РАН Роман Жукавин.
“У атома есть квантовые уровни, можно сказать, что это ступени. С одного уровня атома мы “бросаем” электрон выше. Теоретически, чем больше ступеней он проходит, тем дольше будет потом возвращаться на свой уровень, потому что количество ступеней, которые ему нужно пройти, суммируется, и время возвращения тоже суммируется. Все считали, что это так”, – сказал Жукавин.
Однако, эксперименты показали, что подобная теоретическая модель слишком проста. Эксперименты показали, что забрасывание электрона на более высокий уровень, наоборот, приводит к ускорению его возвращения. “Фактически электрон не расположен возвращаться вниз ступенька за ступенькой, он, скорее, расположен для перепрыгивания через ступени. И чем выше его забрасывать, тем быстрее он возвращается на свой уровень”, – пояснил собеседник агентства.
По его словам, этот эффект, обнаруженный физиками, должен оказать влияние на развитие детекторов элементарных частиц, которые используют физики при экспериментах на различных установках. Его нужно будет учитывать при проектировании и настройке детекторов.
Как сообщил ТАСС главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН Борис Князев, для экспериментов использовалась уникальная установка, имеющаяся в институте – лазер на свободных электронах (ЛСЭ). По его словам, дальнейшие исследования германия и других полупроводниковых структур будут также актуальны для создания новых детекторов и другого сложного научного оборудования, например, сверхчувствительных телескопов. Он отметил, что подобный эффект получили при экспериментах и немецкие исследователи в Дрездене.
https://news.rambler.ru/