Час застигає на одну квінтильйонну секунди: фізики створили найшвидший мікроскоп у світі

Складно зобразити субатомний світ не тільки тому, що він надзвичайно маленький, а й тому, що він дуже швидкий. Тепер же фізики створили найшвидший у світі електронний мікроскоп, який може зафіксувати події, які тривають лише одну квінтильйонну секунди. Дослідження опубліковано в журналі Science Advances, пише New Atlas.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Якщо камера має дуже хорошу витримку, то з її допомогою можна сфотографувати людину, що біжить. Але найшвидшими камерами у світі для фотографування субатомного світу є просвічувальні електронні мікроскопи. З їхньою допомогою можна побачити подію, яка триває аттосекунди, наприклад, рух електронів. Аттосекунда — це одна квінтильйонна секунди, через що мілісекунда, тобто одна тисячна секунди, може здатися цілою вічністю.

В одній секунді стільки ж аттосекунд, скільки секунд у 31,7 мільярда років. Тобто це більш ніж у 2 рази більше, ніж вік нашого Всесвіту.

У минулому вчені змогли спостерігати субатомний світ на швидкості 43 аттосекунди. Це вважалося найкоротшим контрольованим спостереженням за рухом субатомних частинок. Тепер же фізики пішли набагато далі і змогли зупинити час на рівні однієї аттосекунди, щоб зафіксувати рух субатомних частинок.

В основі нового електронного мікроскопа, створеного фізиками, лежить робота таких вчених, як Анн Л'Юільє, Ференц Краус і П'єр Агостіні. Вони вперше створили світлові імпульси, які є настільки короткими, що їх можна виміряти в аттосекундах. За це досягнення вчені отримали 2023 року Нобелівську премію з фізики.

Автори нового дослідження створили пристрій, який вони назвали аттомікроскопом. Спочатку імпульс ультрафіолетового світла вистрілюється у фотокатод, який випускає надшвидкі електрони всередині аттомікроскопа. Потім лазерний імпульс розділяється на два промені, які спрямовуються в електрони, що рухаються. Один із променів є поляризованим, і вони приходять через різний час і створюють електронний імпульс, який може створити зображення зразка. У даному випадку це був графен.

Фізики змогли створити електронні імпульси тривалістю всього в одну аттосекунду. Це дало змогу побачити надшвидкий рух електронів, який зазвичай неможливо побачити. За словами вчених, їхній науковий прорив можна застосувати у квантовій фізиці, хімії та біології.

Як уже писав Фокус, фізики змогли підтвердити деякі теорії щодо природи антиматерії за допомогою виявлення найважчих антіядер, що складаються з екзотичних елементарних частинок. Ці антіядри є частиною антиматерії.

Нагадуємо, що колись на Венері могло бути стільки ж води, скільки на Землі. Тепер учені вивчили розподіл води в атмосфері Венери і виявили щось несподіване, як уже писав Фокус.