Gli scienziati hanno misurato l’unità di tempo più breve in assoluto: il tempo impiegato da una particella leggera per attraversare una molecola di idrogeno.
Quel tempo, per la cronaca, è di 247 zeptosecondi. Uno zeptosecondo è un trilionesimo di miliardesimo di secondo, o un punto decimale seguito da 20 zeri e un 1. In precedenza, i ricercatori si erano immersi nel regno degli zeptosecondi; nel 2016, i ricercatori che hanno riportato sulla rivista Nature Physics hanno utilizzato i laser per misurare il tempo con incrementi fino a 850 zeptosecondi. Questa precisione è un enorme balzo in avanti rispetto al lavoro vincitore del Premio Nobel del 1999 che misurava per la prima volta il tempo in femtosecondi, che sono milionesimi di miliardesimo di secondo.
Occorrono femtosecondi perché i legami chimici si rompano e si formino, ma ci vogliono zeptosecondi perché la luce attraversi una singola molecola di idrogeno (H2). Per misurare questo brevissimo viaggio, il fisico Reinhard Dörner della Goethe University in Germania ei suoi colleghi hanno scattato raggi X dal PETRA III al Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), un acceleratore di particelle ad Amburgo.
I ricercatori hanno impostato l’energia dei raggi X in modo che un singolo fotone, o particella di luce, espellesse i due elettroni dalla molecola di idrogeno. (Una molecola di idrogeno è composta da due protoni e due elettroni.) Il fotone ha fatto rimbalzare un elettrone fuori dalla molecola, e poi l’altro, un po ‘come un sassolino che salta sulla sommità di uno stagno. Queste interazioni hanno creato un modello d’onda chiamato modello di interferenza, che Dörner ei suoi colleghi potevano misurare con uno strumento chiamato microscopio a reazione Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS). Questo strumento è essenzialmente un rilevatore di particelle molto sensibile in grado di registrare reazioni atomiche e molecolari estremamente veloci. Il microscopio COLTRIMS ha registrato sia il pattern di interferenza che la posizione della molecola di idrogeno durante l’interazione.
“Poiché conoscevamo l’orientamento spaziale della molecola di idrogeno , abbiamo utilizzato l’interferenza delle due onde elettroniche per calcolare con precisione quando il fotone ha raggiunto il primo e quando ha raggiunto il secondo atomo di idrogeno“, ha affermato Sven Grundmann, coautore dello studio presso l’Università di Rostock in Germania .
“Abbiamo osservato per la prima volta che il guscio dell’elettrone in una molecola non reagisce alla luce ovunque nello stesso momento“, ha detto Dörner nella dichiarazione. “Il ritardo si verifica perché le informazioni all’interno della molecola si diffondono solo alla velocità della luce“.
