Az önce bir elektronun bir atomdan kaçtığına tanık olduk. FIONA MACDONALD
Dünya ve zaman konusundaki anlayışımız daha da kesinleşti. Fizikçiler, zeptosaniye seviyesinde olan bir atomdaki değişiklikleri başarılı bir şekilde ölçtüler. Bu saniyenin milyarda birincisi, yani şimdiye kadar görülen en küçük zaman parçacığı. Bu yeni detay seviyesiyle, Einstein’ın fotoelektrik etkisinin çarpıcı bir testinde, ilk defa atomundan kaçan bir elektronun tüm sürecini ölçebildiler.
Fotoelektirk etki, ilk kez 1905’te Albert Einstein tarafından önerildi ve fotonlar olarak bilinen ışık parçacıkları, bir atomu çevreleyen elektronlara çarptığında ortaya çıktı. Kuantum mekaniğine göre, bu fotonların enerjisi ya tamamen bir elektron tarafından emilir ya da bir kısmı arasında bölünür. Ancak bugüne kadar hiçkimse bu süreci yeterince detaylı inceleyemedi. Sonuca göre, bir elektron, inanılmaz hızlı bir süre içinde, ana atomunun bağlarından uçmak üzere gönderilir.
Önceki araştırma, başlangıçtan bitişe kadar olan herşeyin 5 ila 15 attosaniye (10-18 saniye) arasında olduğunu göstermiştir. Ancak bundan önce, araştırmacılar, elektron atomundan kaçtıktan sonra olanları yalnızca detaylı ölçebiliyordu. Şimdi ise Almanya’daki Max Planck Enstitüsü tarafından yönetilen bir ekip, sürecin diğer tarafını ilk kez görebiliyor ve elektronun atomdan ayrılmadan önceki küçücük sürede neler olacağını ölçebiliyor. Bunu, helyum atomunda bulunan bir dizi lazeri ateşleyerek yaptılar ve zeptosaniyeyle (10-21 saniye ölçülebilen en küçük zaman parçası) tüm fotoelektrik etkiyi ölçebildiler.
Ekip, çalışma için helyum atomunu seçti. Çünkü, sadece 2 elektron var. Bu elektronlar, araştırmacıların kendi kuantum mekanik davranışlarını ölçebilmelerinde ve fotonun enerjisinin elektronlar arasında nasıl bölündüğünü göstermede yeterince karışık, fakat bi o kadar da bazı kalıpları bulabilecek kadar basittir.
Deneylerin ilk adımında, ekip, helyum atomunun iki elektronunu heyecanlandırmak için süper kısa, ultraviyole lazeri ateşledi. Bu sadece 100 ila 200 attosaniye sürdü. Ancak o zaman çok fazla okuma yaparak ve istatistiksel yayılımını hesaplayarak, ekip, olayları 850 zeptosaniye zaman aralığında daraltmayı başardı.
Daha sonra 4 femtosaniye (10-15 saniye) süren yakın kızılötesi bir lazer darbesi kullandılar. Genel olarak, bir elektronun çıkışının, çekirdek ve diğer elektronla nasıl etkileşime girdiğine bağlı olarak, 7 ila 20 attosaniye arasında bir zaman aldığını hesapladılar.
Bu, araştırmacıların elektronların lazer enerjisini nasıl böldüğü konusunda bazı bilgiler edinmesini sağladığı anlamına geliyor. Bazen enerji bu iki elektron arasında eşit bölünüyordu, bazen de dengesiz. Ve bazen de bir elektron tüm enerjiyi alıyordu. Elektronlar arasındaki ilişki ve lazer alanının elektromanyetik durumu dahil, bölünmeyi etkileyen çeşitli faktörler vardı.
Yapılması gereken daha çok iş var, atomların kuantum davranışlarını nihai olarak anlamaya yönelik heyecan verici bir adım ve elektronların bireysel olarak nasıl çalıştığı.
Maddenin bu temel yapı taşlarının nasıl işlediğini düzgün bi şekilde kavradığımızda, süperiletkenlik ve kuantum hesaplama gibi, gelecek teknolojileri iyileştirmeye yardımcı olacağız.
Şimdi ekip, bu elektronların bir fotonun enerjisine maruz kaldığında nasıl davrandıklarının tam bir tanımını oluşturmak için daha fazla deney yapmaya çalışacaktır.
‘Her zaman birden fazla elektron vardır. Her zaman karşılıklı etkileşime girerler. Her zaman birbirlerini hissedecekler, büyük mesafelerde bile’ dedi araştırmacı Martin Schultze.
”Birçok şey, bireysel elektronların etkileşiminde kök salmış ancak biz bunları kolektif bir şey olarak ele alıyoruz. Gerçekten mikroskopik bir atom gelişimini en temel düzeyde geliştirmek istiyorsanız, elektronların birbirleri ile nasıl başa çıktıklarını anlamalısınız.”
Kaynak:http://www.sciencealert.com/sc
