Ученые определили, сколько времени требуется фотону, чтобы переместиться от одного атома к другому в молекуле водорода.
В 1999 году египетский химик Ахмед Зевейл был удостоен Нобелевской премии за разработку метода измерения скорости изменения молекулярной структуры. Его работы легли в основу фемтохимии – области физической химии, занимающейся изучением процессов, протекающих за чрезвычайно короткие промежутки времени, измеряемые фемтосекундами (фемтосекунда равна 10 -15 с или же одна миллионная одной миллиардной доли секунды).
Физики из Университета Гете во Франкфурте впервые провели исследование процесса, происходящего за чрезвычайно короткий промежуток времени. В ходе работы было установлено, сколько времени требуется фотону, чтобы преодолеть молекулу водорода. На сегодняшний день это самый короткий интервал, который удалось измерить. Статья о работе ученых опубликована в Science.
Облучение молекул водорода рентгеновским лазером проводилось исследователями. Интенсивность излучения была скорректирована таким образом, чтобы одного фотона хватало для выбивания обоих электронов из молекулы водорода. Учитывая двойственную природу электронов, проявляющуюся в их способности вести себя как частицы и как волны, извлечение первого электрона вызывает генерацию электронных волн сначала в одном, а затем и во втором атоме молекулы водорода через крайне короткий промежуток времени.
В данном случае фотон проявляет свойства, аналогичные плоскому камню, брошенному в воду – он создает две волны, которые сталкиваются друг с другом. При встрече впадина первой волны с гребнем второй происходит взаимное их погашение, что приводит к образованию интерференционной картины.
С помощью специального реакционного микроскопа, позволяющего наблюдать сверхбыстрые процессы в атомах и молекулах, ученые измерили интерференционную картину первого выброшенного электрона. Этот же прибор позволил установить ориентацию молекулы водорода.
14 секунд).
Используя этот результат, учёные создали картину того, что происходит с фотоном при его прохождении через воду.
Например, исследователи продемонстрировали, что скорость света не изменяется в воде до тех пор, пока он не пересекает водородную связь, после чего она уменьшается на 1% при выходе из этой области -21 с) для средней длины связи. Ученые надеются, что их методика будет применима и для изучения более сложных молекул.
Ранее мы сообщали, что физики открыли новый магнитоэлектрический эффект в неожиданном материале, у которого наличия подобных свойств даже не предполагали, а инженеры из компании Google провели первую квантовую симуляцию химической реакции.