@ 2016.11.16 , 15:00

十万亿亿分之一秒:测量时间的极限

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如果你把时间一直对半切,切到何时你就再也切不动了呢?

这个问题可能更应该问哲学家而不是科学家,但是人家偏偏要试一试。在一项突破性的新研究中,位于德国的量子光学普朗克研究所就将时间切到了无法再往下切的程度。根据New Scientist报道,这一惊世特技将允许科学家们在时间片段中观察电子的行为。

这一研究已经发表在《自然》上,科学家们成功在泽秒仄秒(10的负21次秒)的尺度上测量到一个原子的变化。泽秒仄秒是10^(-21)秒(十万亿亿分之一秒),即千分之一阿秒,后者被认为是可测量的最短时间。这就让科学家们能在极短的刹那观察原子,他们甚至可以看到一个电子逃离其轨道的完整过程,在此之前从未有人观测到这个。

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在如此微观层面是达到如此惊人的精确度有着重大意义,因为研究者们可以观察到量子态之间的变化。

“通过这些信息,我们首次能够测量到电子的量子态从一个围绕原子的非常受限的束缚态变成自由状态,”研究者之一的Marcus Ossiander解释说。

研究中,他们测量了光电效应,这种现象由爱因斯坦首先提出,即当光子击中原子的电子时,会将电子轰出轨道。这个过程发生的速度极快,从而从未有人直接观察到过。之前的研究者只能测量电子逃离原子之后的状况。

这虽然只是微观层面上的进步,但是能在这样的细节层面上测量时间将会给未来技术带来突破性的发展,比如超导电性和量子计算。

“很多研究都源自单一电子之间的互动,但是我们一直将它们视作整体来研究。如果你想要从微观层面了解原子,最基本的要求就是你要知道单一电子之间是如何互动的,”首席研究者Martin Schultze说。

本文译自 mnn,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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