N'essayez même pas de capturer une zeptoseconde en utilisant un chronomètre courant. Cette petite tranche de temps représente une fraction de seconde - si petite qu’elle équivaut à un seul chiffre un, 21 places derrière la virgule, un milliardième de milliardième de seconde, rapporte Rebecca Boyle au New Scientist . Et les chercheurs de l'Institut Max Plank en Allemagne ont finalement mesuré les modifications infimes d'un atome à l'échelle zeptoseconde.
Les chercheurs ont accompli cet exploit en étudiant l'effet dit photoélectrique en action. Albert Einstein a décrit cette astuce insolite en 1905, après avoir remporté le prix Nobel de physique pour son explication de ce concept fondamental. L'effet photoélectrique montre que la lumière peut agir à la fois comme une onde et une particule. Lorsqu'un photon ou une particule de lumière d'une certaine énergie frappe un électron, il peut libérer l'électron de son atome. Le photon éjecte l'électron dans un processus appelé photoémission, la base de l'énergie solaire.
À présent, les chercheurs ont capturé l’émission d’électrons par des atomes d’hélium, en mesurant le temps qu’il faut au minsiscule pour que l’électron soit éjecté après la frappe de photons. Pour mesurer l'événement, le physicien a utilisé un appareil appelé Attosecond Streak Camera, composé de deux lasers de différentes lumières, émettant de très courtes rafales, écrit Stewart Wills chez Optics and Photonics News. Les chercheurs ont orienté la caméra vers un jet d'hélium, un gaz relativement simple, composé d'atomes n'ayant que deux électrons chacun.
Le premier laser était un rayon extrêmement ultraviolet destiné à exciter l'hélium suffisamment pour qu'il renonce à l'un de ses électrons, se déclenchant en impulsions de 100 attosecondes (une attoseconde équivaut à 10-18 secondes). Le second laser était proche infrarouge et était utilisé pour capturer les électrons qui s'échappaient en action, tirant pendant quatre femtosecondes à la fois (une seule femtoseconde ne représente que 10-15 secondes).
Lorsque l'atome d'hélium a éjecté un électron, le laser infrarouge a détecté l'émission, permettant aux chercheurs de calculer la durée de l'événement à 850 zeptosecondes. L’expérience a montré qu’il faut entre 7 et 20 attosecondes à l’atome d’hélium pour éjecter l’un de ses électrons, rapporte Boyle. Les résultats de l'étude ont été publiés cette semaine dans la revue Nature Physics.
Les résultats de l'expérience donnent aux chercheurs un aperçu du fonctionnement de ce processus quantique, écrit Boyle, et pourraient un jour s'avérer utiles en informatique quantique et en supraconductivité.
«Il y a toujours plus d'un électron. Ils interagissent toujours. Ils se sentiront toujours les uns les autres, même à grande distance », a déclaré le chef de l'équipe, Martin Schultze, à Boyle. «De nombreuses choses sont enracinées dans les interactions d'électrons individuels, mais nous les traitons comme une chose collective. Si vous voulez vraiment développer une compréhension microscopique des atomes, au niveau le plus élémentaire, vous devez comprendre comment les électrons se comportent les uns avec les autres. ”
Schultze dit à Wills que l'équipe utilise l'hélium, l'un des atomes les plus simples, pour valider leurs méthodes et créer des mesures de la façon dont plusieurs électrons et photons interagissent. Travailler sur ces minuscules chronologies avec des atomes simples est la première étape pour comprendre plus d'atomes avec plus d'électrons.
