Najrýchlejší mikroskop na svete zmrazí čas na 1 kvintilióntinu sekundy
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 23. 8. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Subatomárny svet je ťažké zobraziť nielen preto, že je neuveriteľne malý, ale aj veľmi rýchly. Fyzici z Arizonskej univerzity teraz vyvinuli najrýchlejší elektrónový mikroskop na svete, ktorý zachytí udalosti trvajúce len jednu kvintilióntinu sekundy.
Dobrý fotoaparát s rýchlosťou uzávierky meranou v milisekundách by mohol byť schopný zachytiť jasnú fotografiu bežiaceho človeka. Ale najrýchlejšie „fotoaparáty“ na svete, transmisné elektrónové mikroskopy, dokážu zachytiť udalosti v rozsahu attosekúnd, napríklad fotografie bežiacich elektrónov. Attosekunda je jedna kvintilióntina sekundy, takže milisekunda (tisícina sekundy) sa zdá byť večnosťou.
Pre príklad, v jednej sekunde je toľko attosekúnd, koľko je sekúnd za 31,7 miliardy rokov.To je viac ako dvakrát tak dlho, ako existuje vesmír. Sú to naozaj nepochopiteľné čísla.
Každopádne predchádzajúce pokusy o zachytenie udalostí v takomto časovom rozsahu sa dostali až na 43 attosekúnd, čo výskumníci vtedy nazvali „najkratšou kontrolovanou udalosťou, akú kedy ľudstvo vytvorilo“. A teraz sa tím z Arizonskej univerzity pokúsil o ešte kratšiu dobu, keď zmrazil čas na úrovni iba jednej attosekundy.
Nová práca nadviazala na výskum Pierra Agostiniho, Ferenca Krausza a Anne L'Huillierovej, ktorí vytvorili prvé svetelné impulzy, ktoré boli dostatočne krátke na to, aby sa dali merať v attosekundách. Tento tím si v roku 2023 vyslúžil Nobelovu cenu za fyziku.
V novej štúdii výskumníci vyvinuli niečo, čo nazývajú ako „attomikroskop“. Najprv sa do fotokatódy vypáli impulz ultrafialového svetla, ktorý uvoľní ultra rýchle elektróny vo vnútri attomikroskopu. Potom sa laserový impulz rozdelí na dva lúče, ktoré sa oba vyšlú do elektrónov pohybujúcich sa v mikroskope. Jeden z týchto lúčov je polarizovaný a prichádzajú v mierne odlišných časoch, čím vytvárajú „brány“ elektrónových impulzov, ktoré môžu zobraziť vzorku, v tomto prípade grafén.
Pomocou tejto techniky sa tímu podarilo generovať elektrónové impulzy trvajúce len jednu attosekundu, čo im umožnilo pozorovať ultrarýchly pohyb elektrónov, ktorý bežne nie je možné vidieť. Vedci tvrdia, že tento prelomový objav by mohol mať využitie v kvantovej fyzike, chémii a biológii.
„Zlepšenie časového rozlíšenia vo vnútri elektrónových mikroskopov sa už dlho očakávalo a sústredilo sa naň mnoho výskumných skupín, pretože všetci chceme vidieť pohyb elektrónov,“ povedal Mohammed Hassan, autor štúdie. „Tieto pohyby sa dejú v attosekundách. Teraz sme však prvýkrát schopní dosiahnuť attosekundové časové rozlíšenie pomocou nášho elektrónového transmisného mikroskopu - a nazvali sme to „attomikroskopia“. Po prvýkrát môžeme vidieť časti elektrónu v pohybe.“
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Science Advances.
