یک زپتوثانیه؛ کوتاه‌ترین واحد زمان

در سال‌های دهه ۹۰ میلادی، شیمیدان مصری احمد زوایل، سرعتی را که در آن، مولکول تغییر شکل می‌دهد، اندازه‌گیری کرد

یک زپتوثانیه کوتاه‌ترین مقدار ثبت شده زمانی است که تاکنون به دست دانشمندان اندازه‌گیری شده است و یک تریلیونیم میلیاردم ثانیه را نشان می‌دهد (۲۱-۱۰ ثانیه).

فیزیکدانان دانشگاه گوته فرانکفورت، این اندازه‌گیری را برای ثبت مدت زمان عبور یک فوتون از یک مولکول هیدروژن (تقریبا ۲۴۷ زپتوثانیه) به کار برده‌اند. دانشمندان با هدف اندازه‌گیری مدت زمان این رخداد، یک مولکول هیدروژن را با استفاده از پرتو ایکس PETRA III، قدرتمندترین منبع نوری از این نوع، تحت تابش قرار دادند.

انرژی پرتو‌های ایکس به شکلی تنظیم شده بودند که فقط یک فوتون برای ارسال هر دو الکترون به خارج از مولکول هیدروژن نیاز بود.

پیامد این مساله، برخورد فوتون به دو الکترون بود. الکترون‌ها هم‌زمان هم به شکل ذرّه و هم موج رفتار می‌کنند. امواج ایجاد شده با خروج یک الکترون، دومین الکترون را نیز به حرکت وامی‌دارند. امواج حاصل از دومین الکترون با اولی ترکیب شده و فوتون می‌تواند در این الگوی تداخلی حرکت کند.

دانشمندان با اندازه‌گیری این الگو با استفاده از میکروسکوپ COLTRIMS و دانستن مکان مولکول هیدروژن توانستند مدت زمان جابه‌جایی فوتون را اندازه‌گیری کنند. سِوِن گروندمان دانشجوی دوره دکترا در اظهاراتی گفت: «از آن جایی که ما موقعیت مکانی مولکول هیدروژن را می‌دانستیم، از الگوی تداخلی دو موج الکترون استفاده کردیم تا به طور دقیق محاسبه کنیم که فوتون چه زمانی به اولین و چه زمانی به دومین اتم هیدروژن می‌رسد.

این مقدار تقریبا ۲۴۷ زپتوثانیه بود. بسته به این که دو اتم در مولکول به چه میزان از منظر نور از یکدیگر فاصله داشته‌اند.» سرعت این واکنش‌ها در مقایسه با سایر برهم‌کنش‌های مولکولی به طور سرسام‌آوری زیاد است.

در سال‌های دهه ۹۰ میلادی، شیمیدان مصری احمد زوایل، سرعتی را که در آن، مولکول تغییر شکل می‌دهد، اندازه‌گیری کرد. در مقام مقایسه، چنین برهم‌کنش‌هایی به مراتب آهسته‌ترند و رخ دادن آن در حد فمتوثانیه یا به عبارتی ۱۵-۱۰ ثانیه طول می‌کشد.

پروفسور راینارد دونر می‌گوید: «ما برای نخستین بارمشاهده کردیم که لایه الکترونی مولکول به طور هم‌زمان و در همه جا به نور واکنش نمی‌دهد. تاخیر زمانی به این علت اتفاق می‌افتد که انتقال اطلاعات درون مولکول فقط می‌تواند با سرعت نور صورت پذیرد. ما با این یافته علمی، فناوری میکروسکوپ COLTRIMS خود را برای استفاده و کاربرد دیگری گسترش دادیم.»

ایندیپندنت