世界上最短的時間間隔一起來數數小數點後面的0

你知道的最小的時間單位是什麼?

一些做過近視眼手術的人可能會立即回答:是飛秒!

不錯,飛秒確實是時間單位,1飛秒只有1秒的一千萬億分之一,即使是每秒飛行30萬千米的真空中的光,在一飛秒內,也只能走300奈米。而飛秒鐳射是一種以脈衝形式發射的鐳射,持續時間只有幾個飛秒,常用於眼科手術。

但你以為幾飛秒就是人們目前測量的最短時間間隔了嗎?

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就在最近,科學家們測量出了目前人類發現的最短時間間隔,用飛秒做單位的話,足足有0。000247飛秒!

其實,物理學上,在飛秒(fs)之後還有好幾個時間單位,阿秒(as)、仄秒(zs)、以及目前理論上時間最小可測量單位普朗克時間。則此發現的時間間隔僅247仄秒。

你可能會想:這麼短的時間內,連光都會近似靜止不動,到底能觀察到什麼呢?

事情還得從1999年說起,那一年,埃及化學家艾哈邁德·澤維爾因使用飛秒化學技術,觀察到分子中的原子在化學反應中如何運動榮膺諾貝爾化學獎。後來人們發現化學鍵的斷裂與形成落在飛秒尺度之間,而此次德國法蘭克福大學物理學家ReinhardDrner?團隊透過德國電子加速器(DESY)實驗,找到了比化學鍵形成還短的過程:光子穿過單個氫分子。

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當具有一定能量的光子或光粒子撞擊電子時,能使電子從原子中釋放出來,因此研究人員先設定好X?射線能量,讓單個光子像打水漂一樣把氫分子中的2個電子踢出,由於電子同時表現為粒子和波,因此電子的噴射導致氫分子的兩個原子連續快速發出電子波,這兩股電子波最終合併在一起,產生干涉圖樣,隨後研究人員利用專業儀器COLTRIMS?記錄下這些極快的原子反應。

由於科學家知道氫分子的空間定向,因此透過兩個電子波的干涉可精確計算光子何時到達第1?個氫原子及第2?個氫原子,最終得出穿越結果為247?仄秒。

前些年,另一個團隊也測量過光子撞擊氦原子後釋出電子需要多少時間,實驗表明,氦原子需850?仄秒才能射出其中一個電子,也就是說新的測量比以前的記錄還要快了約3。4?倍。在測量時間跨度越來越短的全球競賽中,目前光子穿越氫分子穩居冠軍寶座。

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研究人員表示:“在最新研究中,我們將COLTRIMS技術擴充套件到了新的應用領域。我們也首次觀察到,分子內的電子層不會同時與光起反應,最新測量有望幫助我們更好地理解化學過程。這些量子過程工作原理可能對未來的量子計算和超導領域有所幫助。”

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