Bereits 1999 erhielt der ägyptische Chemiker Ahmed Zewail den Nobelpreis für die Messung der Geschwindigkeit, mit der Moleküle ihre Form ändern, wodurch die Femtochemie begründet wurde. Seine Messungen wurden in Femtosekunden durchgeführt, wobei eine Femtosekunde 0,000000000000001 Sekunden oder 10 Sekunden entspricht. -15 Sekunden
VERBINDUNG: PHYSIKER HABEN NUR ELEKTRONIK GEMACHT, DIE MIT LICHTGESCHWINDIGKEIT EIN- UND AUSSCHALTET
Jetzt, fast zwei Jahrzehnte später, haben Atomphysiker an der Goethe-Universität unter der Leitung von Professor Reinhard Dörner berechnet ein Prozess, der zum ersten Mal kürzer als Femtosekunden ist: die Messung, wie lange es dauert, bis ein Photon ein Wasserstoffmolekül passiert.
Dies ist die kürzeste Zeitspanne, die jemals gemessen wurde, und beträgt ungefähr 247 Zeptosekunden eine Billionstel einer Milliardstel Sekunde oder 10 -21 Sekunden . Um dies zu erreichen, bestrahlten die Wissenschaftler ein Wasserstoffmolekül mit Röntgenstrahlen von der Röntgenlaserquelle PETRA III in der Hamburger Beschleunigeranlage DESY. Sie haben sie so eingerichtet, dass ein Photon ausreicht, um beide Elektronen aus dem Wasserstoffmolekül auszustoßen.
Die Wissenschaftler berechneten dann das Interferenzmuster des ersten ausgeworfenen Elektron unter Verwendung des COLTRIMS-Reaktionsmikroskops. Dieses Gerät wurde teilweise von Dörner entwickelt und macht die superschnellen Reaktionsprozesse in Atomen und Molekülen sichtbar.
"Da wir die räumliche Ausrichtung des Wasserstoffmoleküls kannten, haben wir die Interferenz der beiden Elektronenwellen verwendet, um genau zu berechnen, wann das Photon das erste und wann das zweite Wasserstoffatom erreicht hat", erklärte Sven Grundmann, dessen DoktorarbeitDie Dissertation war die Grundlage des resultierenden wissenschaftlichen Artikels, der in veröffentlicht wurde. Wissenschaft .
"Und das sind bis zu 247 Zeptosekunden, je nachdem, wie weit die beiden Atome aus der Perspektive des Lichts im Molekül voneinander entfernt waren."
"Wir haben zum ersten Mal beobachtet, dass die Elektronenhülle in einem Molekül nicht überall gleichzeitig auf Licht reagiert. Die Zeitverzögerung tritt auf, weil sich die Informationen innerhalb des Moleküls nur am ausbreiten. Lichtgeschwindigkeit Mit dieser Erkenntnis haben wir unsere COLTRIMS-Technologie auf eine andere Anwendung erweitert ", sagte Professor Reinhard Dörner.